Metanol

De Viquipèdia

Metanol
Altres noms	alcohol metílic alcohol de fusta carbinol
Fórmula molecular	CH4O
Massa molar	32,04 g/mol
Aspecte	líquid incolor
Número CAS	[67-56-1]
Propietats
Densitat i fase	0,7918 g/cm3, líquid
Solubilitat en aigua	soluble
Punt de fusió	-97 °C
Punt d'ebullició	64.7 °C
Acidesa (pKa)	~ 15,5
Viscositat	0.59 mPa·s a 20 °C
Estructura
Geometria de coordinació	tetraèdric i inclinat
Perills
MSDS	MSDS externa
Perills	Tòxic
Classificació UE	Inflamable (F) Tòxic (T)
NFPA 704
Frases R	R11, R23/24/25 R39/23/24/25
Frases S	S1/2 S7 S16 S36/37 S45
RTECS	PC1400000
Punt d'inflamabilitat	11 °C
Compostos relacionats
Altres alcanols	Etanol Butanol
Compostos relacionats	Clorometà
Si no s'indica el contrari, les dades són pels materials en condicions estàndard (25 °C, 100 kPa) Avís d'exempció de responsabilitat

El metanol, també conegut com a alcohol metílic o alcohol de fusta, és un compost químic amb la fórmula química CH₃OH. És l'alcohol més simple i és un líquid lleuger, volàtil, incolor, inflamable, verinòs amb una olor distintiva. Es fa servir com a anticongelant, dissolvent, combustible, i com a desnaturalitzant per l'alcohol etílic.

El metanol es produeix a la natura a causa del metabolisme de moltes varietats de bacteris anaeròbiques. Com a resultat d'aquest, hi ha una petita fracció de vapor de metanol a l'atmosfera. En el transcurs d'alguns dies, el metanol atmosfèric s'oxida en diòxid de carboni i aigua a causa de l'oxigen i amb l'ajuda de la llum solar.

Metanol cremant a l'aire:

2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

La flama del metanol és gairebé incolora. Per això si s'està cremant metanol s'ha d'anar amb compte de no cremar-se amb aquest foc gairebé invisible.

A causa de les seves propietats verinoses, el metanol es fa servir sovint com a additiu desnaturalitzant per l'etanol d'ús industrial; l'adició d'aquest verí fa exempta a la indústria del pagament de les taxes aplicades als licors. El metanol també s'anomena alcohol de fusta perque en el passat s'obtenia principalment com a subproducte de la destil·lació de la fusta. En l'actualitat es produeix sintèticament en un procés de diversos passos, breument: el gas natural i vapor d'aigua es reformen en un form per produïr hidrogen i monòxid de carboni; llavors aquests dos últims gassos reaccionen en presència d'un catalitzador i sota pressió. El procés de reforma és endotèrmic i la síntesi és exotèrmica.

Taula de continguts 1 Història 2 Producció 3 Usos 4 Salut i seguretat 5 Vegeu també 6 Referències 7 Enllaços externs

[edita] Història

Els antics egipcis, en el seu procés d'embalsamament, feien servir una mescla de substàncies que incloïa metanol, que havien obtingut per la piròlisi de fusta. D'altra banda el metanol pur es va aïllar per primer cop en 1661 per Robert Boyle, qui el va anomenar spirit of the box perque l'havia produït a partir de la destilació de Buxus (boxwood en anglès). Més endavant es va conèixer com a esperit piroxílic. L'any 1834 els químics francessos Jean-Baptiste Dumas i Eugene Peligot van determinar la seva composició elemental. També van establir el terme metilé, formant-lo del grec methy + hŷlē.

El 1923 el químic alemany Matthias Pier mentre treballava per BASF, va desenvolupar un procés per convertir gas de síntesi (una mescla d'òxids de carboni i hidrogen) en metanol. Aquest procés feia servir cromat de zinc com a catalitzador i requeria pressions extremes de 30–100 MPa (300–1000 atm), i temperatures d'uns 400 ºC. La producció moderna de metanol ha estat feta més eficient a partir de l'ús de catalitzadors (de manera comuna el coure) capaços d'operar a pressions inferiors.

El 2006 uns astrònoms a l'Observatori Jodrell Bank, fent servir el conjunt de radio telescopis MERLIN van trobar un núvol gegant de metanol a l'espai. El núvol mesura 300 bilions de milles i és emés des d'estrelles en el moment que es formen.

[edita] Producció

A unes pressions moderades de 1 a 2 MPa (10–20 atm) i altes temperatures (uns 850 °C), el metà extret normalment del gas natural, reacciona amb el vapor d'aigua amb un catalitzador de níquel per produïr gas de síntesi, segons aquesta equació química:]

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

aquesta reacció és endotèrmica i la transferència de calor imposa límits en la mida del reactor catalític que es fa servir. El metà també pot sofrir una oxidació parcial amb oxígen molecular per produïr gas de síntesi, segons aquesta equació:

CH₄ + 0.5 O₂ → CO + 2 H₂

aquesta reacció és exotèrmica i el calor que despren es pot fer servir in-situ per alimentar la reacció reformadora del metà-vapor d'aigua. Quan els dos processos es combinen s'anomena reforma autotermal. El rati de CO i H₂ pot ser ajustat fent servir la reacció,

CO + H₂O CO₂ + H₂,

per proveir la estoicometria apropiada per la síntesi del metanol.

El monòxid de carboni i l'hidrogen reaccionen en un segon catalitzador per produïr metanol. Avuí en dia, el que més es fa servir és una mescla de coure, òxid de zinc, i alumini. A 5–10 MPa (50–100 atm) i 250 °C:

CO + 2 H₂ → CH₃OH

Mereix una menció el fet que la producció de gas de síntesi pel metà produeïx 3 moles d'hidrogen per cada mole de monòxid de carboni, mentre que la síntesi de metanol consumeix només 2 moles d'hidrogen per cada mole de monòxid de carboni. Una manera d'aprofitar l'excés d'hidrogen és injectar diòxid de carboni dins del reactor de síntesi de metanol, on reaccionarà per formar metanol segons l'equació química:

CO₂ + 3 H₂ → CH₃OH + H₂O

Encara que el gas natural és la matèria primera més usada i més econòmica per la producció de metanol, altres matèries primeres es poden fer servir, per exemple productes lleugers del petroli, o el carbó.

[edita] Usos

El metanol es fa servir de vegades com a combustible per a motors de combustió interna, bàsicament pel fet que no és tant inflamable com la gasolina. Les mescles de metanol són el combustible de les curses open wheel racing com la Champcars, dels models de radio control com els aeroplans de radiocontrol (on el tipus dels motors requereix el metanol), dels drag racers i altres vehicles de competició i d'alguns cotxes i camions.

Durant la Segona guerra mundial el metanol es va fer servir com a combustible de diversos dissenys de coets nazis amb el nom d'M-Stoff (substància M), i com a mescla a la C-Stoff.

Un dels problemes del metanol com a combustible és la corrosió que ocasiona a alguns metalls com l'alumini. El metanol, encara que és un àcid débil, ataca el recobriment d'òxid que normalment protegeix l'alumini de la corrosió:

6 CH₃OH + Al₂O₃ → 2 Al(OCH₃)₃ + 3 H₂O

Les sals de metòxids resultants són solubles en metanol, resultant en una superfície neta d'alumini, que s'oxida amb qualsevol quantitat d'oxígen dissolta. El metanol també pot actuar com a oxidant:

6 CH₃OH + 2 Al → 2 Al₂(OCH₃)₃ + 3H₂

Així la corrosió pot continuar fins que el metall es desfà.

El metanol produït a partir de fusta o altres materials orgànics (bioalcohol) ha estat proposat com a una alternativa renovable als hidrocarburs derivats del petroli. Però s'ha de tenir en compte que no es pot fer servir 100% bioalcohol en els motors actuals de petroli sense modificacions.

El metanol també es va servir com a dissolvent i com a anticongelant en oleoductes.

El camp on més quantitat de metanol es fa servir és en la fabricació d'altres productes químics. Aproximadament el 40% del metanol es converteix en formaldehid, i després en productes tant diversos com plàstics, contraxapats, pintures, i explosius.

En algunes plantes depuradores d'aigua, s'afegeix una petita quantitat de metanol a l'aigua residual per proporcionar una font de carboni per la desnitrificació bacteriana, que converteix els nitrats en nitrogen.

En la dècada dels 90, es vàren fer servir grans quantitats de metanol als EUA per produïr MTBE un additiu per la gasolina. El Clean Air Act de 1990 va exigir a algunes de les ciutats més grans del país a fer servir MTBE a les seves gasolines per reduïr l'smog. Peró al final de la década es va descobrir que l'MTBE s'escapava dels tancs d'emmagatzemament de gasolina i arribava fins a les aigües subterrànies en quantitats suficients per afectar el gust de l'aigua de boca a moltes àreas. A més alguns estudis van trobar que l'MTBE era cancerígen. Degut a la subsegüent reacció adversa, diversos estats van prohibir l'ús de l'MTBE.

Les piles de combustible que fan servir metanol directament es distingeixen per funcionar a baixa temperatura, a pressió atmosfèrica i permeten ser miniaturitzades a mides sense precedents. Això combinat amb un emmagatzemament i maneig relativament senzill podria obrir les portes a aquestes piles a la electrònica de consum. Existeixen plans per fer servir aquestes piles de combustible en ordinadors portàtils [1].

Altres compostos químics derivats del metanol són el dimetil éter (DME) que ha substituït els clorofluorocarbonats (CFCs) com a propergols als esprais aerosols, i l'àcid acètic.

[edita] Salut i seguretat

El metanol és intoxicant però no verinòs directament. És tòxic pel seu trencament per l'enzim alcohol dehidrogenasa (ADH) al fetge per que forma àcid fòrmic i formaldehid que causa ceguera per la destrucció del nervi òptic [2]. La ingestió de metanol també pot esdevenir fatal degut a les seves propietats depressores del sistema neural central, en la mateixa manera que l'enverinament per etanol. Entra al cos per la ingestió, inhalació o absorció a través de la pell. El teixit fetal tampoc tolera el metanol. Si una persona està regularment exposada als seus vapors o manipula el líquid sense protecció per a la pell les concentracions poden arribar fins a dosis perilloses. Si s'ha ingerit metanol s'ha de contactar amb un doctor immediatament. La dosi fatal normalment és de 100–125 mL. Els efectes tòxics triguen hores a començar, i els antídots efectius sovint poden prevenir el dany permanent. Aquest emmetzinament es tracta fent servir etanol o fomepizole [3]. Qualsevol d'aquestes drogues actuen per alentir l'acció de l'alcohol-dehidrogenasa en el metanol per raó de inhibició competitiva, de tal manera l'etanol s'excreta pel ronyó en comptes de ser transformat en substàncies tòxiques pel fetge. Encara que és miscible amb l'aigua, és molt difícil rentar el metanol de la pell; és millor tractar-lo com la gasolina.

Els primers símptomes d'intoxicació per metanol són els de la depressió del sistema nerviós central: mal de cap, mareig, nàusea, manca de coordinació, confusió, somnolència i, amb dosis suficientment elevades, inconsciència i mort. Els símptomes inicials d'exposició al metanol són normalment menys severs que els símptomes resultants de la ingestió d'una quantitat similar d'alcohol etílic.

Un cop els símptomes inicials han passat, es manifesten un segón conjunt de símptomes unes 10–30 hores després de l'exposició inicial al metanol: visió borrosa o pèrdua completa de visió, i acidosi. Aquests símptomes resulten de l'acumulació de nivells tòxics d'àcid fòrmic menys un ió d'hidrogen (HCOO−) al flux sanguini, i pot progressar fins a la mort per fallada respiratòria. Els èsters derivats del metanol no comparteixen aquesta toxicitat.

Al contrari que el petroli cremant, els focs de metanol es poden extingir amb aigua (encara que el metanol és més lleuger que l'aigua, són miscibles, i l'adició d'aigua causa que el foc faci servir la seva escalfor per bullir l'aigua).

[edita] Vegeu també

• Combustibles

[edita] Referències

• Robert Boyle, The Sceptical Chymist (1661) – conté notes de la destilació d'alcohol de fusta.

[edita] Enllaços externs

• National Pollutant Inventory - Methanol Fact Sheet (anglès) Full de dades del metanol.
• The Methanol Institute (anglès) Grup industrial, informació sobre l'ús de metanol en piles de combustible i com a combustible alternatiu.
• Methanol powered laptops (anglès) Ordinadors portàtils que fan servir metanol com a font d'energia.
• Molview from bluerhinos.co.uk (anglès) Metanol en 3 dimensions.
• Methanol Discovered in Space (anglès) Metanol descobert a l'espai.
• Methanol as an alternative fuel (anglès) Gravació d'una entrevista amb el premi Nobel George Olah emés a la NPR.