Estudio del mecanismo de las reacciones de sustitución nucleófila sobre átomos de halógeno

Resumo

RESUMEN Los agentes clorantes que poseen un átomo de Cl+ son moléculas importantes porque tienen alta capacidad bactericida, por lo que con frecuencia son utilizados como agentes desinfectantes de aguas para que estas puedan ser utilizadas como aguas potables. Sin embargo, su utilización en el tratamiento de aguas puede generar problemas cuando en el agua existen otros compuestos químicos. En este trabajo se han estudiado ejemplos de algunas de las reacciones que se pueden producir en el medio acuoso cuando se produce la desinfección con cloro o sus derivados: reacciones de formación de N-clorocompuestos, reacciones de oxidación de haluros y reacciones de hidrólisis de agentes clorantes. En esta tesis doctoral se han llevado a cabo de algunas de las reacciones presentadas en el esquema anterior, se han utilizado cuatro agentes clorantes. En total se han estudiado 23 reacciones diferentes aunque no todas con la misma extensión. En la tabla se indican las reacciones estudiadas. En todos los casos se realizó un estudio cinético básico consistente en: - experiencias previas para comprobar que la reacción tienen lugar y establecer las condiciones de trabajo. - determinación del orden con respecto a las concentraciones de cada uno de los reactivos. - influencia del pH del medio. - establecimiento de la ecuación de velocidad experimental. - propuesta y justificación de un mecanismo de reacción. - para algunas de las reacciones se han hecho estudios complementarios: influencia de la temperatura, fuerza iónica, concentración de disoluciones reguladoras, influencia del disolvente, estabilidad de productos e influencia de la concentración de productos en la velocidad de reacción. Los resultados obtenidos para las constantes de velocidad de estas reacciones se han comparado con valores encontrados en la bibliografía para compuestos similares y, se ha comprobado el cumplimiento de diferentes relaciones estructura-reactividad, aplicables a reacciones nucleófilas. Por otra parte, los resultados cinéticos obtenidos se han extrapolado a situaciones de interés como puede ser aguas de abastecimiento urbano, aguas de mar o la situación que puede producirse en las condiciones del pH en el sistema digestivo humano. Algunas de estas reacciones, reacciones de oxidación de haluros, pueden ser utilizadas para valorar la cantidad de agente clorante pero, sobre todo hay que tenerlas en cuenta porque la presencia de especies fácilmente oxidables contribuye a que disminuya en el medio la cantidad de Cl+ presente, lo cual puede ser un inconveniente cuando son utilizadas en los procesos de desinfección. Palabras clave: cinética y mecanismo, N-cloramina, ácido hipocloroso, N-clorosuccinimida, tertbutilhipoclorito, N-cloro-N-metil-p-toluensulfonamida.