Sustancias con riesgo de fuego y explosión

Aspectos generales

El uso de sustancias o mezclas de sustancias altamente inflamables o explosivas resulta relativamente común en los laboratorios de Química Orgánica. Si se toman las precauciones adecuadas no debe ocurrir nada, ahora bien, ignorar estos aspectos puede ser peligroso.

Como pautas generales se puede tener en cuenta las siguientes consideraciones:

  • Si se sabe que una sustancia es explosiva buscar, si es posible, una alternativa.
  • Cuando sea estrictamente necesario el uso de una sustancia explosiva o inflamable, debe usarse en cantidades lo más pequeñas posibles tomando las correspondientes precauciones:
    • Trabajar en vitrina y en ausencia de llamas o fuentes de calor.
    • Usar una refrigeración adecuada.
    • Emplear atmósfera inerte.
    • Usar pantallas protectoras.
    • Adicionar los reactivos poco a poco.

Sustancias explosivas

Los siguientes compuestos o grupos de compuestos pueden ser explosivos, por sí mismos o en presencia de fuentes de calor, impacto o fricción:

  • Acetileno y sus sales de metales, como plata o cobre.
  • Poliacetilenos.
  • Ácido hidrazoico, azidas y sus sales orgánicas e inorgánicas (solo la azida sódica es segura).
  • Sales de diazonio y diazocompuestos.
  • Nitratos inorgánicos, especialmente nitrato amónico.
  • Polinitrocompuestos.
  • Sales metálicas de nitrofenoles.
  • Peróxidos, como por ejemplo, la disolución concentrada de peróxido de hidrógeno.

Mezclas peligrosas de compuestos

Los oxidantes fuertes tales como:

  • Ácido perclórico y percloratos.
  • Trióxido de cromo, cromatos y dicromatos.
  • Ácido nítrico y nitratos.
  • Permanganatos.
  • Peróxido de hidrógeno concentrado.
  • Aire líquido y oxígeno líquido.

Son particularmente peligrosos, cuando se mezclan con sustancias orgánicas fácilmente oxidables como:

  • Alcoholes y polioles.
  • Carbohidratos.
  • Materiales con celulosa. Por ejemplo, papel
  • Prendas conteniendo lana o algodón.

Dichos oxidantes también son peligrosos cuando se mezclan con elementos como azufre, fósforo o metales finamente divididos como magnesio.

Peligros específicos de explosión

Los siguientes productos pueden presentar algunos peligros específicos de explosión:

Peróxidos

Esta es una de las causas, más comunes, de explosiones en los laboratorios de Química Orgánica. Sustancias tan comunes como éter dietílico, diisopropiléter, dioxano o THF forman peróxidos expuestos al aire o a la luz, aunque no son los únicos (véase Tabla 1).

Tabla 1: Sustancias que pueden formar peróxidos.
Tipo de sustancia Compuestos
Forman niveles explosivos de peróxidos sin necesidad de concentrar la muestra. Butadieno,

Cloropreno,

Cloruro de Vinilideno,

Divinilacetileno,

Isopropil éter,

Tetrafluoroetileno1

Forman niveles explosivos de peróxidos por concentración de la muestra. Acetal,

Acetaldehído,

Alcohol Bencílico,

2-Butanol,

Ciclohexanol,

Cumeno,

Ciclohex-2-enol,

Ciclohexeno,

Decahidronaftaleno,

Diacetileno,

Diciclopentadieno,

Dietil éter,

Dietilenglicol dimetil éter,

Dioxano,

Etilenglicol dimetil éter,

1-Feniletanol,

2-Feniletanol,

Heptan-4-ol,

Hexan-2-ol,

Isopropanol,

Metilacetileno,

3-Metil-1-butanol,

Metilciclopentano,

Metil isobutil cetona,

4-Metilpentan-2-ol,

Pentan-2-ol,

Pent-2-enol,

THF,

Tetrahidronaftaleno,

Vinil éteres

Pueden auto polimerizarse por acumulación de peróxidos. Acetato de vinilo,

Ácido acrílico,

Acrilonitrilo,

Butadieno,

Cloropreno,

Clorotrifluoroetileno,

Estireno,

Cloruro de vinilo,

Metilmetacrilato,

Tetrafluoroetileno,

Vinilacetileno,

Cloruro de vinilo,

Vinilpiridina

1Cuando se almacenan como líquido monómero.
2Aunque forman peróxidos, no se han descrito explosiones a partir de estos monómeros
3Cuando se almacenan en estado líquido forman niveles explosivos de peróxidos sin necesidad de concentrarlos. Almacenar en estado gaseoso en balas metálicas.

Debido al amplio uso en los laboratorios, debemos de mencionar especialmente a los éteres. Si se purifican por destilación, se produce un aumento progresivo de peróxidos en el residuo con el consiguiente riesgo de explosión.

Para minimizar este riesgo conviene tener en cuenta lo siguiente:

  • Utilizar inhibidores de peróxidos (la mayoría de los éteres son comercializados con dichos inhibidores).
  • En caso de un prolongado almacenamiento, añadir de nuevo inhibidores.
  • Emplear recipientes de seguridad.
  • Nunca almacenar durante largos periodos de tiempo estos disolventes.
  • En el caso particular del éter etílico, si existe duda de la presencia de peróxidos, hay que realizar una extracción con sulfito sódico.

Amiduro sódico (sodamida sódica) y potasio metálico

En ambas sustancias se forman sobre su superficie productos de oxidación. Si se eliminan con un cuchillo o espátula se pueden producir explosiones. No machacar en morteros o similares. Utilizarlos directamente.

El exceso de amiduro sódico se puede destruir con propan-2-ol. Por otro lado, el potasio metálico se destruye mezclándolo con cloruro amónico sólido.

Metales alcalinos frente a disolventes clorados

Los metales alcalinos (litio, sodio y potasio) y otros como aluminio o magnesio, especialmente cuando están finamente divididos, reaccionan violentamente con compuestos halogenados tales como disolventes clorados (por ejemplo, CCl4) por lo que las virutas o restos de estos compuestos jamás se deben lavar con disolventes clorados.

Ácido perclórico

El ácido perclórico puede reaccionar violentamente con materiales como corcho, goma, lana o fibras naturales (algodón, lino, etc.) Si se pone en contacto con dichos materiales pueden ser absorbidos rápidamente por estos, generando altos riesgos de explosión.

Ácido crómico / ácido nítrico

Las mezclas de ácido crómico y ácido nítrico, se suelen usar como agentes para la limpieza del material. Por tanto, puede resultar peligroso el calentamiento de estas mezclas para lavar los residuos presentes en matraces o material de vidrio sucios.

Azidas

Las azidas, a excepción de la azida sódica, son explosivas. Su aparición inadvertida en algunas reacciones, como la de Sandmeyer, puede generar explosiones.

Nitrógeno líquido

El nitrógeno líquido (punto de ebullición -196 ºC) contiene algo de oxígeno líquido (punto de ebullición -186 ºC). Si hay un exceso de evaporación puede aumentar la proporción de oxígeno. El contacto de este oxígeno con materiales inflamables o combustibles es altamente peligroso.

Uniones de vidrio con alto vacío

Si el material de vidrio, que se usa para trabajar a vacío, no está en perfectas condiciones, o su grosor y resistencia no son los adecuados, se pueden producir implosiones, una vez que se establece el vacío. Hay que prestar especial atención a los rotavapores.

Apertura de ampollas de vidrio

Algunos reactivos se suministran en ampollas de vidrio herméticamente cerradas. En caso de sospechar que dichos reactivos sean volátiles, se deben enfriar previamente a la apertura de las mismas.

Balas de gases comprimidos

Bajo ciertas circunstancias, las balas metálicas que contienen gases comprimidos (N2, NH3, O2, CO2, etc.), pueden constituir un riesgo de explosión, a pesar de su construcción robusta. Una rotura súbita libera un inmenso volumen de gas que además puede, según su naturaleza, avivar llamas, etc.

Por tanto, es aconsejable anclar las balas de gases con una cadena.

Trabajos experimentales a presión

En el caso de las cromatografías en columna (flash), se suelen usar camisas de plástico como protección o para minimizar los riesgos.