Benzeno Caseiro

Benzeno Caseiro

Projeto: Síntese Caseira de Benzeno

Há algum tempo esse foi um dos meus objetivos paralelos, dentre outros projetos nos quais também ainda pesquiso e trabalho muito lentamente, barrado pela falta de tempo e dinheiro para realizar vários experimentos...

Várias vezes sínteses e experimentos interessantes requerem benzeno como precursor..Mas como aparentemente para o amador é um bocado difícil de se comprar, a única , óbvia e divertida alternativa foi tentar fazer <img src=http://www.orkut.com/img/i_funny.gif>

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[i][b]INTRODUÇÃO :[/b][/i]

O benzeno (C6H6) é a mais simples molécula dos hidrocarbonetos aromáticos, literalmente falando, um único e simples anel aromático com seis carbonos ligados entre si com ligações duplas e simples ressonantes (hibridização), que dá grande estabilidade ao conjunto , que acho que todos conhecem , mas que eu não vou entrar em detalhes, porque os livros e a web estão saturados com esse tipo de informação, pesquise , leia e você vai saber. Aqui o esforço está centrado na parte mais divertida que é a prática, mas claro, sem deixar de lado o mínimo do teórico.<BR>

Com o benzeno se pode obter vários compostos interessantes, dentre eles clorobenzeno, tolueno, BHC , anilina, fenol , os mais diversos tipos de plásticos e borrachas, tintas , como aditivo em certos combustíveis (1), etc (e vários outros derivados de seus derivados [:P])..

Algumas Propriedades físico-químicas [1]:

Fórmula..................C6H6 (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Benzene_structure.png )

Outros nomes.........Benzol , Ciclohexa-1,3,5-trieno

Massa molar .............78,112 g/mol

Cor e aparência ......Líquido incolor de aroma doce e agradável

Densidade..............0,8765(20) g/cm^3

PF .............................5,49 °C (278,64 K) a 101,3 kPa

PE.......................... 80,09 °C (353,24 K) a 101,3 kPa

Solubilidade...............Miscível com etanol, éter , acetona, clorofórmio ,e vários outros ..................................solventes orgânicos , mas levemente solúvel em água [1.79 g/L (25 °C)] .

Infelizmente , como essa substância é bastante tóxica e cancerígena, atacando gravemente a medula e afetando a produção de glóbulos vermelhos ( causando leucemia,etc) , alem de enfraquecer o sistema imunológico (enfraquecendo e deixando o corpo à mercê de doenças oportunistas ), dentre outros danos , não só ao organismo humano como também ao meio ambiente , foi adquirindo uma “má reputação” ao longo do tempo , especialmente depois de terem ocorrido alguns acidentes nefastos além de também ser subproduto nocivo de certas reações que podem ser potencialmente perigosas (veja mais adiante) . Adicionalmente , em várias funções como por exemplo na de solvente para graxas e diversos tipos de óleos e gorduras , e foi sendo substituído por homólogos menos nocivos como tolueno e xileno. E com os poucos foi caindo na lista de produtos controlados e continua assim até hoje : infame. Portanto , não espere comprar esse produto com tanta liberdade assim..<BR>

Ah vários anos atrás eu havia comprado um recipiente pequeno de “benzina” na farmácia, achando que era benzeno. Mas depois de uma pequena pesquisa, vi que se tratava , de certo modo, em uma propaganda enganosa.

NÃO SE DEIXE ENGANAR TAMBÉM : BENZINA NÃO TEM NADA A VER COM BENZENO! <BR>

Apesar de terem certas propriedades parecidas, como físicas (PE similar) e químicas (ambas dissolvem bem muitas substancias apolares tais como graxas , gorduras,etc). Ambas possuem composições químicas bem distintas.. A “benzina” na verdade , não passa de uma mistura de hidrocarbonetos obtidas da destilação do petróleo, tanto aromáticos quanto alifáticos (embora possua MUITO mais alifáticos do que aromáticos), tais como heptano , hexano, pentano e em bem menores quantidades tolueno, xileno, etc.. (Se bem que na maioria das marcas de benzina possivelmente possa conter até mesmo também UM POUCO de benzeno na mistura.. Mas em todo caso não compensa a destilação fracionada, porque além de caro (devido a pequena quantidade de benzeno contida e devido a perdas no processo de destilação), dificilmente você conseguiria separar totalmente os vários hidrocarbonetos do benzeno, o que equivale dizer que sem destilações fracionadas sucessivas e com toda a aparelhagem ou mesmo uma coluna de Vigreux ou similar) e mesmo assim se você possuir esse maquinário , se os componentes formarem azeótropos (o que é MUITO provável que ocorra) você nunca vai conseguir separar totalmente os componentes..É como álcool e água: em certo ponto não consegue se separar os componentes porque eles vão destilar no mesmo PE , o que significa que você vai precisar de outras substâncias para quebrar o azeotropo formado e isso provavelmente não vai ser muito atrativo..

[i][b]Segurança[/b][/i]:

Essa é a parte mais importante de todo esse estudo, como em geral em todos os meus outros projetos, especialmente quando envolve químicos potencialmente agressivos e nocivos como o benzeno descrito aqui. A seguir tentarei apenas frisar o básico sobre esse e outros compostos comentados ao longo desse texto .

[B][RED]ATENÇÃO [/RED][/B]:

COMO EU JÁ DISSE ANTES, ESTOU FRISANDO AQUI [U]APENAS[/U] OS ASPECTOS BÁSICOS SOBRE SEGURANÇA COM OS COMPOSTOS QUÍMICOS USADOS NA PARTE EXPERIMENTAL , DESCRITA AO LONGO DESSE TEXTO . PORTANTO SE ALGUÉM QUISER TENTAR, QUE TENTE POR SUA CONTA E RISCO : [U]EU NÃO ME RESPONSABILIZO POR QUALQUER ACIDENTE , DOENÇA/CÂNCER , ÓBITO (MORTE) OU QUALQUER OUTRO TIPO DE DANO FÍSICO CAUSADO À(S) PESSOA(S) AFOBADAS QUE LEU(RAM) ALGO QUE EU ESCREVI AQUI OU EM QUALQUER OUTRO LOCAL , RESOLVEU(RAM) TENTAR ALGUM PROCEDIMENTO DESCRITO AQUI E SE DEU(RAM) MAL[/U].

ENTÃO SE ALGO DER EM MERDA, NÃO VENHAM ME ENCHER O SACO DEPOIS , PORQUE EU AVISEI. [:D]

ADICIONALMENTE , como eu não posso impedir ninguém de fazer nada, embora desencoraje ENERGICAMENTE as pessoas a tentarem (ainda mais as leigas na arte da “química caseira”) , se realmente alguém deseja tentar algo , então eu recomendo ENERGICAMENTE que leiam as referências e pesquisem mais na web/livros para obter mais informações sobre segurança, já que os “rascunhos” que eu fiz abaixo não se comparam nem de longe com pesado e concreto material contido nas referências.

[i]Benzina[/i]:

Não está relacionada diretamente com esse texto , embora eu tenha citado. Mas de qualquer modo eu resolvi pôr alguns ligeiros dados aqui.

De acordo com [2] e [3] a inalação de benzina pode causar conseqüências graves em diversos órgãos e sistemas , principalmente o sistema nervoso central (SNC) , apresentando tanto efeitos imediatos quanto crônicos . ( E é relatado também possível ação carcerígena sobre a pele – [2])

A ingestão de benzina pode ocasionar em uma sensação de estar se “queimando” por dentro , e que resulta em vômitos , diarréia e, em casos mais graves, edema pulmonar.

A inalação de vapores concentrados pode ocasionar intoxicação semelhante a do álcool.

É altamente perigosa no que tange a risco de incêndios. Quanto a explosão, tem risco moderado, quando exposta ao calor e a faísca, devendo portanto, ser deixada longe desses agentes.

Os extintores que devem ser usados são os de espuma, CO2 e pó químico. [8]

[i]Benzeno[/i]:

No benzeno o risco é similar ao da benzina em certos aspectos, porém, mais perigoso por se tratar de um composto que certamente dará muito maiores chances de fornecer gratuitamente a pessoa exposta um câncer.

Algumas informações que eu considero relevantes a esse tópico da segurança e que com toda certeza devem ser do conhecimento do químico amador são abordadas aqui.

Ao contrário do que muita gente pensa, o blá blá blá do risco da exposição ao benzeno e conseqüentemente o de adquirir algo do chamado “benzenismo” não serve apenas para quem trabalha na indústria de petróleo, siderurgias (por causa do coque usado, que contém benzeno), indústrias químicas, laboratórios , postos de gasolina e outras atividades relacionadas. Serve para TODOS! Todos nós tivemos e ainda vamos manter contato com o benzeno, provavelmente todo dia. Veja apenas [i]algumas[/i] ocasiões que nós podemos estar expostos , e portanto , tentar evitar tais ocasiões (embora possa ser meio impossível em algumas delas ahaha) :

* Ao inalar a fumaça oriunda dos cigarros (2)

* Ao inalar fumaças e vapores expelidos do escapamento de vários tipos de automóveis . (3)

* Ao respirar o ar envolta de locais potencialmente perigosos como postos de gasolina (1) , indústrias químicas e petroquímicas onde se produz ou há necessidade de benzeno para outros fins, locais onde já houve algum incidente recente envolvendo derrame/vazamento acidental de solventes e combustíveis perigosos no meio ambiente, etc

* Comer alimentos e beber água : de acordo com [6], [i]suas contribuições são negligenciáveis , rondando até aos 1,4 μg/dia [/i] (1,4x10^-6 g/dia). Mas note que isso serve para uma “situação normal” onde os alimentos são normais..Mas olhe adiante situações em certos alimentos onde os níveis podem ser potencialmente bem maiores, ou então no caso de desastres como o de

Eu havia dado uma olhada nos livros de orgânica comuns, e achei uma rota , que talvez seja a mais fácil, para quem tem acesso a benzoato de sódio (Conservante comum conservante de vários alimentos, refrigerantes e afins).

Método de Mitscherlich para obtenção de benzeno:

(Esquema)

(Desenho)

C6H5([red]COONa[/red]) + [red]NaO[/red]H ---fusão--> C6H6 + [red]Na2CO3[/red]

O benzeno formado então destila instantaneamente... Depois era re-destilado no banho maria, pois junto com o benzeno , na primeira destilação, vinha outros subprodutos da fusão alcalina (principalmente Difenil(ou difenilo ou fenil-benzeno ou bifenil , etc) C12H10) que o deixavam bem impuro ,mas que era facilmente separado do benzeno , re-destilando o produto (o difenil é um sólido e que possui um PE muito superior ao benzeno, logo este último destila primeiro , facilitando as coisas).

Bom, eu sei que antigamente se misturava CaO ou mesmo Ca(OH)2 na mistura da fusão alcalina , tanto por motivos econômicos (o Ca(OH)2 é MUITO mais barato que o NaOH) por outros motivos como corrosão (quando , no laboratório, eles eram doidos e faziam nos vidros, a soda caustica fundida atacava violentamente a vidraria..e o CaO era usado para moderar essa reação),etc

Essa rota foi tentada com o maior sucesso, pelas pessoas no documento [4] e que tentaram desenvolver o método , além de outros modos também. Adicionalmente é descrita sucintamente em [6], em outro estudo mais complexo.

Existe uma outra rota, a de Berthollet (breve menção em [4]), involvendo a trimerização catalisada do etino(acetileno) via ferro/níquel , etc a certa temperatura (200 a 600°C) e que vários ivros de orgânica “comuns” também mencionam :

3C2H2 ---> C6H6 (desenho)

E que possui um método diferenciado ,para estudo, descrito sucintamente em [8] e que, de certo modo passa por pela linha de captar o carbono apartir do CO2 , usando lítio metálico a temperatura de 900°C, que após formar o carbeto de lítio e sub-produtos é hidrolisado em água para dar o acetileno , que é por sua vez, posto no processo:

[i]1) 2 CO2 + 10 Li ---> Li2C2 + 4 Li2O

2) Li2C2 + 2 H2O ---> C2H2 + 2 LiOH

3) 3 C2H2 ----> C6H6

Reações secundárias :

4) 4 Li + 2 CO2 -----> Li2CO3 + Li2O + C

5) Li2O + CO2 ------> Li2CO3

6) 2 C + 2 Li ----> Li2C2 (carbono livre fornecido pela reação (4) ) [/i]

No meu ponto de vista é apenas interessante na teoria, visto o preço do lítio , do trabalho de se obtê-lo (muito provavelmente bem mas difícil que o próprio benzeno produzido) e do preço bem mais barato do CaC2 para obter o etino diretamente..Especialmente no mundo amador ao qual a maioria de nós está. Menciono aqui apenas para futuros estudos e como “entretenimento” para leitores afoitos (como eu [:P] ).

Mas apesar da APARENTE facilidade, não me apraz muito trabalhar com acetileno..ainda mais com essas temperaturas... simplesmente por questões de segurança.. (o acetileno pode explodir em certas ocasiões, mesmo na ausência de oxigênio, pois possui uma quantidade considerável de energia armazenada na tripla ligação e por isso também, possui uma maior entalpia do que os produtos (H2 e C) )

Então devido a essas dificuldades iniciais, comecei a pesquisar e pesquisar... fiquei pesquisando um composto de fácil aquisição , de preferência que possuísse o anel benzênico e que existisse uma maneira não muito complicada de extrair esse anel na forma de benzeno.. ATÉ QUE....pesquisando, encontrei, alguns interessantes artigos sobre o PET ,que são mencionados nesse pequeno trabalho.

E analisando alguns deles pude concluir o seguinte :

USO DO PET COMO FONTE DE BENZENO E OUTROS PRODUTOS – FONTE 100% BARATA E DISPONÍVEL EM QUILOS , QUILOS E MAIS QUILOS!

Eu já havia criado um tópico na comunidade [9] sobre uma experiência minha, da saponificação do PET em temperatura ambiente..(Infelizmente, aparece como ‘anônimo’ pois era meu perfil antigo, e como eu excluí esse perfil para criar outro depois, ficou assim mesmo) . [:x]

O documento encontrado em [2] é um estudo da pirólise do PET em presença de CaO para dar o benzeno diretamente...mas eu não desejaria fazer desse modo, apenas em ultima instância, porque certos maquinários aparentam ser necessários...E eu quero algo mais simples e artesanal possivel..Mesmo que seja possível adaptação artesanal e com bons rendimentos (que é aparentemente posível) ainda existe o problema de separar o etileno-glicol formado do benzeno, já que são ambos resultado da destilação destrutiva do PET e isso não parece me agradar muito, embora à primeira vista [i]pareça[/i] ser bem menos trabalhoso. Se alguém tentasse essa rota seria muito interessante que postasse seus experimentos aqui..

Portanto optei um meio mais “limpo” possível para essa reação , embora mais oneroso, que exige mais trabalho e tempo e que talvez não ofereça menores rendimentos comparando com o que eu chamo de “método direto” citado acima.

Entretanto esse “método indireto” apresenta certas vantagens sobre o outro método.. A primeira delas é que com ele pode se obter produtos intermediários que dependendo do uso , podem ter grande utilidade

Os outros dois estudos [3][4], se referem ao processamento do PET pós consumo para obter ácido tereftálico (TPA)

1ª Etapa: Saponificação do PET em Meio Aquoso Alcalino e à Quente(fervente) por algumas horas para maior rendimento:

*Etapas intermediárias: precipitação do TPA da solução , filtração ,lavagem e reação dele com excesso de NaOH para formar novamente o sal de sódio e evaporação da água para formar uma mistura íntima dele com o NaOH (do excesso):

http://i242.photobucket.com/albums/ff176/tnitrato/ETAPASINTERMEDIARIAS.jpg

(clique na imagem para ampliá-la)

2ª Etapa: Descarboxilação do Tereftalato de Sódio Para a Obtenção do Benzeno Caseiro:

http://i242.photobucket.com/albums/ff176/tnitrato/2ETAPA-DESCARBOXILAO.jpg

(clique nela também , para melhor visualização..)

[b][i]Notas[/i][/b]

(1) Como por exemplo em algumas gasolinas de certos países , mas não que eu saiba no Brasil (se alguém tiver alguma referencia sobre isso , favor postar se puder).. O teor máximo permitido de benzeno adicionado em combustíveis pelo governo dos EUA e de alguns países europeus gira em torno de 1%..Essa adição ajuda a aumentar a octanagem de certas gasolinas e substitui, pelo menos em parte, compostos de chumbo como o chumbo-tetraetila.

(2) De acordo com [7], [i][b] Extima-se que 50% da exposição do público ao benzeno venho da fumaça dos cigarros. [/b][/i].. Ou seja: pior para quem está exposto (fumante passivo) e pior ainda para quem fuma.. Devido a esse fato , agora vocês pode ver também uma das razões pelas quais se diz que pessoas fumantes tem maior tendência ao câncer, seja de pulmão ou qualquer outro.

(3) Especialmente os que usam gasolinas “aditivadas” com benzeno.. Mesmo que não seja o caso da gasolina conter benzeno, possíveis reações paralelas podem fazer com que um pouco se forme. Além disso ainda considerando que nenhum benzeno for produzido/liberado para o ar , ele ainda assim vai liberar compostos que também são de igual ou ainda pior risco que o benzeno, como é o caso de diversos tipos de benzopirenos, acroleína dentre outros piores.. Esses produtos são liberados no ar porque a queima do combustível dentro do motor nunca é completa , mesmo com ajustes no fluxo de ar injetado nas câmaras de combustão.

[b][i]Referências:[/i][/b]

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Benzeno e http://en.wikipedia.org/wiki/Benzene

[2] http://pt.wikipedia.org/wiki/Benzina

[3] http://www.cenpre.furg.br/cenpreresp.htm

[4] http://www.geocities.com/CapeCanaveral/4045/benzeno.html

[5] www.farmacia.ufmg.br/lato/downloads/benzenonovo.doc

[6] http://www.ff.up.pt/toxicologia/monografias/ano0304/Benzeno/index.htm

[7] http://inorgan221.iq.unesp.br/quimgeral/jornal/Benzeno.html

[8] Apostila “Riscos Químicos” – Ministério do Trabalho/FUNDACENTRO

São Paulo , 1990.

GANA SOTO, José M. O. / SAAD, Irene F. de S. Duarte / FANTAZZINI, Mário Luiz

[2] http://staff.aist.go.jp/tohru-kamo/FSRJ/file/7.%20nenkai/09/Proceeding-9/13(1-8).pdf