Você viram as notícias da explosão em Ohio nos EUA, onde esta foto foi tirada?
Fofoca científica quente!
A explosão foi causada pelo composto cloreto de vinila.
Mas, o que é cloreto de vinila? como essa molécula se decompõe a ponto de gerar uma explosão? como é possível armazenar e transportar um composto inflamável? ele é cancerígeno e mutagênico? como um composto químico pode modificar o DNA?
Vamos responder a essas perguntas em uma sequência de postagem aqui no Quimikinha! Fica com a gente!
Dentre os compostos transportados nos vagões dos trens, destacou-se nos noticiários a presença do cloreto de vinila, pela comprovada toxicidade, alta volatilidade, inflamabilidade, explosividade, potencial cancerígeno e mutagênico.[1-3]
Os investigadores do incidente em Ohio calcularam que havia mais de 115.000 galões de cloreto de vinil em risco de explosão. Para ler mais sobre isso acesse a matéria da CNN, acesse o seguinte link: O acidente de trem tóxico em Ohio era “100% evitável.
Ainda não temos a dimensão real dos impactos desses graves acidentes químicos. Mas, algumas das possíveis consequências a longo prazo, tanto para a população local quanto para os responsáveis pelo acidente, estão listadas no infográfico. Você consegue compartilhar mais alguma reflexão sobre isso? Compartilhe suas ideias aqui com a gente!
Bom, dada essa breve contextualização desses acidentes químicos, você sabe o que é o cloreto de vinila?
Estrutura do cloreto de vinila
A molécula cloreto de vinila tem a fórmula química C2H3Cl e consiste em dois átomos de carbono, três átomos de hidrogênio e um átomo de cloro (halogênio da familia 17 ou VIIA da tabela periódica) tal mostram as Figuras acima. Possui uma única ligação dupla carbono-carbono (C=C), o que lhe confere a estrutura “vinílica” característica destacada em vermelho na estrutura bidimensional (-CH=CH2). É um gás incolor com odor levemente adocicado e, é utilizado como monômero na produção do polímero cloreto de polivinila (PVC), um plástico amplamente utilizado em todo o mundo.
Reatividade e estabilidade
O cloreto de vinila é altamente reativo devido à presença de uma ligação dupla entre os átomos de carbono e a presença do cloro ligado diretamente a um dos carbono da dupla ligação. Essa ligação dupla torna o cloreto de vinila suscetível a reações de adição com uma ampla variedade de nucleófilos (átomo ou molécula que doam elétrons a um sítio pobre de densidade eletrônica em outra molécula), como água, álcoois, aminas e ácidos.
Essas reações ditas de adição, geralmente, resultam na formação de novas ligações químicas pelo acréscimo de uma nova ligação e na produção de vários subprodutos.
Além disso, o cloreto de vinila também pode reagir com alguns metais, como alumínio e magnésio, em altas temperaturas e/ou sob certas condições especiais.
Adicionalmente, ele reage com agentes oxidantes fortes tipo o oxigênio molecular presente no ar. Nesse contexto, ocorre uma reação denominada de auto-oxidação do cloreto de vinila via inserção do oxigênio molecular a dupla ligação formando um péroxido de cloreto de vinila.[4] Vamos explicar isso de forma mais detalhada no próximo post – “Armazenamento e transporte de cloreto de vinila”.
O haloalceno em questão pode ainda polimerizar-se sob determinadas condições, o que pode levar à formação de sólido na forma de polímero.[5] Outra reação importante do cloreto de vinila é a degradação térmica, que ocorre quando o cloreto de vinila é aquecido a altas temperaturas.[6,7] Coisa que certamente ocorreu durante a queima controlada realizada em Ohio. Mas, o que é a queima controlada?
Queima "controlada" de cloreto de vinila ao ar livre
A queima controlada de cloreto de vinila envolve a combustão do composto na presença de oxigênio, normalmente em um forno industrial ou incinerador.
Um controle cuidadoso das condições de combustão são necessários para garantir a oxidação completa e minimizar a formação de subprodutos nocivos.
Na combustão, o cloreto de vinila reagirá com o oxigênio para formar dióxido de carbono (CO2) e água (H2O) como produtos primários:
C2H3Cl + 3O2 → 2CO2 + H2O + 2HCl
Além disso, o fosgênio pode ser formado durante a decomposição térmica do cloreto de vinila. Quando o cloreto de vinila é aquecido a altas temperaturas (acima de 600°C),[6] ele pode se decompor em moléculas menores, incluindo fosgênio (COCl2).
O fosgênio produzido pode ser uma preocupação a mais, pois é um gás altamente tóxico que pode causar graves danos respiratórios e até a morte em altas concentrações.
Outras preocupações com a queima controlada incluem a combustão incompleta ou a oxidação incompleta, que podem levar à formação de vários subprodutos.[7] Por exemplo, se houver oxigênio insuficiente durante a combustão, a reação pode ser incompleta, resultando na formação de monóxido de carbono (CO) e alguns hidrocarbonetos. Por outro lado, se a temperatura for muito alta, a reação pode levar à formação de dibenzodioxinas e dibenzofuranos policlorados, que são poluentes ambientais altamente tóxicos.[8]
E aí, quem administrou o material químico dos vagões optou pela queima controlada de cloreto de vinila.
Como fazer uma queima “controlada” nessa situação do acidente ao ar livre em condições ideais? Um tanto quanto impossivel.
Para além disso, essa prática é péssima para o meio ambiente e para a saúde da população local. No entanto, não explodiu de forma desordenada. Isso é como dizer “dos males, o menor”!
Como cloreto de vinila "explode"?
O cloreto de vinila não explode espontaneamente, sem aquela ajudinha externa. Agora, quando o cloreto de vinila é aquecido ou submetido a uma fonte de ignição, ele pode sofrer uma reação exotérmica rápida. Isto pode levar a uma explosão violenta com alta taxa de liberação de calor para o meio tal fala a definição da Organização Internacional de Normalização (ISO 8421-1).
As propriedades explosivas do cloreto de vinila são devidas à sua natureza inflamável e à sua capacidade de formar misturas explosivas com o ar em certas concentrações. [1-5]
No contexto do acidente, quando o cloreto de vinila é liberado no ar, ele pode vaporizar rapidamente (passa do estado líquido para o estado gasoso) e, então pode se formar uma mistura de gás inflamável. Se esta mistura entrar em contato com uma fonte de calor ou chama, ela entra em decomposição e libera rapidamente uma grande quantidade de energia, causando uma explosão. (Veja o vídeo para mais informações sobre a molécula e o caráter explosivo do cloreto de vinila).
Agora, feitas as devidas apresentações sobre a estrutura e estabilidade relativa do cloreto de vinila, vamos refletir juntos sobre algumas questões importantes relacionadas ao transporte e armazenamento de cloreto de vinila na próxima postagem.
Como transportar um produto químico que pode explodir? Para saber mais clique aqui: “Armazenamento e transporte de cloreto de vinila”
Ciência para todos!
Referências
[1] ABIQUIM – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA. Ficha de informação do produto químico. CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Disponível em: https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=CLORETO%20DE%20VINILA. Acesso em: 17 fev. 2023.
[2] INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER. “Vinyl Chloride”, 2008. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK321402/. Acesso em: 20 fev. 2023.
[3] AGENCY FOR TOXIC SUBSTANCES AND DISEASE REGISTRY – ATSDR. Vinyl Chloride | Medical Management Guidelines | Toxic Substance Portal |. 2014. Disponível em: https://wwwn.cdc.gov/TSP/MMG/MMGDetails.aspx?mmgid=278&toxid=51. Acesso em: 20 fev. 2023.
[4] TERWIESCH, B. “Vinyl Chloride Peroxide Explosion in a Vinyl Chloride Recovery Plant”, Journal of Macromolecular Science: Part A – Chemistry, v. 17, n. 7, p. 1081–1092,1982. DOI: 10.1080/00222338208066468. Disponível em: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00222338208066468. Acesso em: 22 fev. 2023.
[5] Chemical Safety Data Sheet SD-56 – “Properties and essential information for safe handling and use of vinyl chloride”, 1954. https://aseh.org/resources/Documents/Vinal%20Chloride%20Safety%20Sheet-1954.pdf. Acesso em: 25 fev. 2023.
[6] O’MARA, M. M., GRIDER, L. B., DANIEL, R. L. “Combustion Products from Vinyl Chloride Monomer”, American Industrial Hygiene Association Journal, v. 32, n. 3, p. 153–156, 4 mar. 1971. DOI: 10.1080/0002889718506429. Disponível em: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/0002889718506429. Acesso em: 3 mar. 2023.
[7] FISHER, E. M., KOSHLAND, C. P. “Numerical Simulation of the Thermal Destruction of Some Chlorinated C 1 and C 2 Hydrocarbons”, Journal of the Air & Waste Management Association, v. 40, n. 10, p. 1384–1390, 6 out. 1990. DOI: 10.1080/10473289.1990.10466790. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2257126/. Acesso em: 1 mar. 2023.
[8] CARROLL, W. F., BERGER, T. C., BORRELLI, F. E., et al. “Characterization of emissions of dioxins and furans from ethylene dichloride (EDC), vinyl chloride (VCM) and polyvinylchloride (PVC) manufacturing facilities in the united states. I. resin, treated wastewater, and ethylene dichloride”, Chemosphere, v. 37, n. 9–12, p. 1957–1972, 1 out. 1998. DOI: 10.1016/S0045-6535(98)00261-6. Disponível em: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0045653598002616. Acesso em: 27 fev. 2023.
2 comentários
Jose Bernado · 1 de março de 2023 às 01:45
Achei informações aqui q n encontrei em lugar album. muito bom e obrigadaa.
Josefina Rodrigues · 4 de março de 2023 às 12:37
Muito bom!