Cera

Las ceras son una clase diversa de compuestos orgánicos que son sólidos lipofílicos y maleables cerca de la temperatura ambiente. Incluyen alcanos y lípidos superiores, típicamente con puntos de fusión por encima de los 40 °C (104 °F), que se funden para dar líquidos de baja viscosidad. Las ceras son insolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos no polares. Las ceras naturales de diferentes tipos son producidas por plantas y animales y se encuentran en el petróleo.

Química

Las ceras son compuestos orgánicos que se caracterizan por consistir en cadenas alquílicas alifáticas largas, aunque también pueden estar presentes compuestos aromáticos. Las ceras naturales pueden contener enlaces insaturados e incluir varios grupos funcionales como ácidos grasos, alcoholes primarios y secundarios, cetonas, aldehídos y ésteres de ácidos grasos. Las ceras sintéticas a menudo consisten en series homólogas de hidrocarburos alifáticos de cadena larga (alcanos o parafinas) que carecen de grupos funcionales.

Ceras vegetales y animales

Las ceras son sintetizadas por muchas plantas y animales. Los de origen animal típicamente consisten en ésteres de cera derivados de una variedad de ácidos grasos y alcoholes carboxílicos. En las ceras de origen vegetal, las mezclas características de hidrocarburos no esterificados pueden predominar sobre los ésteres. La composición depende no solo de la especie, sino también de la ubicación geográfica del organismo.

Ceras animales

La cera animal más conocida es la cera de abejas que se usa para construir los panales de las colmenas, pero otros insectos también secretan ceras. Un componente principal de la cera de abejas es el palmitato de miricilo, que es un éster de triacontanol y ácido palmítico. Su punto de fusión es de 62-65 °C. Los espermaceti se encuentran en grandes cantidades en el aceite de la cabeza del cachalote. Uno de sus principales constituyentes es el palmitato de cetilo, otro éster de un ácido graso y un alcohol graso. La lanolina es una cera obtenida de la lana, compuesta por ésteres de esteroles.

Ceras vegetales

Las plantas secretan ceras en y sobre la superficie de sus cutículas como una forma de controlar la evaporación, la humectabilidad y la hidratación. Las ceras epicuticulares de las plantas son mezclas de hidrocarburos alifáticos de cadena larga sustituidos, que contienen alcanos, ésteres alquílicos, ácidos grasos, alcoholes primarios y secundarios, dioles, cetonas y aldehídos. Desde el punto de vista comercial, la cera vegetal más importante es la cera de carnauba, una cera dura obtenida de la palma brasileña Copernicia prunifera. Al contener el éster miricil cerotato, tiene muchas aplicaciones, como recubrimientos de confitería y otros alimentos, cera para automóviles y muebles, recubrimiento de hilo dental y cera para tablas de surf. Otras ceras vegetales más especializadas incluyen el aceite de jojoba, la cera de candelilla y la cera de ouricury.

Ceras vegetales y animales modificadas

Las ceras o aceites de origen vegetal y animal pueden sufrir modificaciones químicas selectivas para producir ceras con propiedades más deseables que las disponibles en el material de partida no modificado. Este enfoque se ha basado en enfoques de química verde que incluyen metátesis de olefinas y reacciones enzimáticas, y puede usarse para producir ceras a partir de materiales de partida económicos como los aceites vegetales.

Ceras derivadas del petróleo

Aunque muchas ceras naturales contienen ésteres, las ceras de parafina son hidrocarburos, mezclas de alcanos generalmente en una serie homóloga de longitudes de cadena. Estos materiales representan una fracción importante del petróleo. Se refinan por destilación al vacío. Las ceras de parafina son mezclas de n- e iso-alcanos saturados, naftenos y compuestos aromáticos sustituidos con alquilo y nafteno. Una composición química típica de cera de parafina alcano comprende hidrocarburos con la fórmula general C _n H _{2 n +2}, como hentriacontane, C ₃₁ H ₆₄. El grado de ramificación tiene una influencia importante en las propiedades. La cera microcristalina es una cera a base de petróleo menos producida que contiene un mayor porcentaje de hidrocarburos isoparafínicos (ramificados) e hidrocarburos nafténicos.

Anualmente se producen millones de toneladas de ceras de parafina. Se utilizan en alimentos (como goma de mascar y envoltorios de queso), en velas y cosméticos, como recubrimientos antiadherentes e impermeabilizantes y en abrillantadores.

Cera montana

La cera montana es una cera fosilizada extraída del carbón y el lignito. Es muy duro, lo que refleja la alta concentración de ácidos grasos saturados y alcoholes. Aunque son de color marrón oscuro y olorosos, se pueden purificar y blanquear para dar productos comercialmente útiles.

Polietileno y derivados relacionados

A partir de 1995, se consumían anualmente alrededor de 200 millones de kilogramos de ceras de polietileno.

Las ceras de polietileno se fabrican mediante uno de tres métodos:

1. La polimerización directa de etileno, que potencialmente incluye también comonómeros;
2. La degradación térmica de la resina de polietileno de alto peso molecular;
3. La recuperación de fracciones de bajo peso molecular a partir de la producción de resinas de alto peso molecular.

Cada técnica de producción genera productos con propiedades ligeramente diferentes. Las propiedades clave de las ceras de polietileno de bajo peso molecular son la viscosidad, la densidad y el punto de fusión.

Las ceras de polietileno producidas por medio de la degradación o recuperación de las corrientes de resina de polietileno contienen materiales de muy bajo peso molecular que deben eliminarse para evitar la volatilización y los riesgos potenciales de incendio durante el uso. Las ceras de polietileno fabricadas con este método generalmente se eliminan de las fracciones de bajo peso molecular para producir un punto de inflamación >500 °F (>260 °C). Muchas plantas de resina de polietileno producen una corriente de bajo peso molecular a menudo denominada cera de bajo polímero (LPW). El LPW no está refinado y contiene oligómeros volátiles, catalizadores corrosivos y puede contener otros materiales extraños y agua. El refinado de LPW para producir una cera de polietileno implica la eliminación de oligómeros y catalizadores peligrosos.

Usos

Las ceras se consumen principalmente industrialmente como componentes de formulaciones complejas, a menudo para recubrimientos. El uso principal de las ceras de polietileno y polipropileno es en la formulación de colorantes para plásticos. Las ceras confieren efectos mateantes (es decir, para conferir acabados no brillantes) y resistencia al desgaste de las pinturas. Las ceras de polietileno se incorporan a las tintas en forma de dispersiones para disminuir la fricción. Se emplean como agentes de desmoldeo, encuentran uso como agentes deslizantes en muebles y confieren resistencia a la corrosión.

Velas

Las ceras, como la parafina o la cera de abeja, y las grasas duras, como el sebo, se utilizan para fabricar velas, que se utilizan para iluminación y decoración. Otro tipo de combustible utilizado en la fabricación de velas incluye la soja. La cera de soja se elabora mediante el proceso de hidrogenación utilizando aceite de soja.

Productos de cera

Las ceras se utilizan como acabados y revestimientos para productos de madera. La cera de abejas se usa con frecuencia como lubricante en las correderas de los cajones donde se produce el contacto de madera con madera.

Otros usos

La lacre se utilizó para cerrar documentos importantes en la Edad Media. Las tabletas de cera se usaban como superficies para escribir. Había diferentes tipos de cera en la Edad Media, a saber, cuatro tipos de cera (Ragusana, Montenegro, Bizantina y Búlgara), ceras "ordinarias" de España, Polonia y Riga, ceras sin refinar y ceras coloreadas (roja, blanca y verde). Las ceras se utilizan para fabricar papel encerado, impregnar y recubrir papel y cartón para impermeabilizarlo o hacerlo resistente a las manchas, o para modificar sus propiedades superficiales. Las ceras también se utilizan en ceras para zapatos, ceras para madera y ceras para automóviles, como agentes de desmoldeo en la fabricación de moldes, como recubrimiento para muchos quesos y para impermeabilizar cuero y telas. La cera se ha utilizado desde la antigüedad como modelo temporal y extraíble en la fundición a la cera perdida de oro, plata y otros materiales.

La cera con pigmentos de colores agregados se ha utilizado como medio en la pintura encáustica y se usa hoy en día en la fabricación de crayones, marcadores de porcelana y lápices de colores. El papel carbón, utilizado para hacer duplicados de documentos mecanografiados, estaba recubierto con negro de carbón suspendido en cera, típicamente cera montana, pero ha sido reemplazado en gran medida por fotocopiadoras e impresoras de computadora. En otro contexto, el lápiz labial y el rímel son mezclas de varias grasas y ceras coloreadas con pigmentos, y tanto la cera de abeja como la lanolina se usan en otros cosméticos. La cera de esquí se utiliza en el esquí y el snowboard. Además, los deportes de surf y skate suelen utilizar cera para mejorar el rendimiento.

Algunas ceras se consideran seguras para los alimentos y se usan para recubrir tablas de cortar de madera y otros elementos que entran en contacto con alimentos. La cera de abejas o cera sintética coloreada se utiliza para decorar los huevos de Pascua en Rumanía, Ucrania, Polonia, Lituania y la República Checa. La cera de parafina se usa para hacer dulces cubiertos de chocolate.

La cera también se usa en balas de cera, que se usan como ayudas de simulación.

Ejemplos específicos

Ceras animales

• Cera de abejas - producida por abejas melíferas
• Cera china - producida por el insecto escama Ceroplastes ceriferus
• Lanolina (cera de lana) - de las glándulas sebáceas de las ovejas
• Cera de goma laca - del insecto laca Kerria lacca
• Spermaceti - de las cavidades de la cabeza y la grasa del cachalote

Ceras vegetales

• Cera de arrayán - de la cera superficial de los frutos del arbusto de arrayán, Myrica faya
• Cera de candelilla - de los arbustos mexicanos Euphorbia cerifera y Euphorbia antisyphilitica
• Cera de Carnauba - de las hojas de la palma Carnauba, Copernicia cerifera
• Cera de ricino - aceite de ricino hidrogenado catalíticamente
• Cera de esparto: un subproducto de la fabricación de papel a partir de esparto (Macrochloa tenacissima)
• Cera de Japón: un triglicérido vegetal (no una cera verdadera), de las bayas de las especies Rhus y Toxicodendron
• Aceite de jojoba - un éster de cera líquida, de la semilla de Simmondsia chinensis.
• Cera de ouricury: de la palma de plumas brasileña, Syagrus coronata.
• Cera de salvado de arroz - obtenida a partir de salvado de arroz (Oryza sativa)
• Cera de soja - de aceite de soja
• Cera de sebo - de las semillas del árbol de sebo Triadica sebifera.

Ceras minerales

• Ceras de ceresina
• Cera montana - extraída de lignito y lignito
• Ozocerita: se encuentra en lechos de lignito.
• Ceras de turba

Ceras de petroleo

• Cera de parafina - hecha de hidrocarburos alcanos de cadena larga
• Cera microcristalina - con estructura cristalina muy fina