Ácido Cloroacético (79-11-8) Propriedades Físicas e Químicas
Ácido Cloroacético
Um ácido carboxílico clorado utilizado industrialmente como intermediário alquilante e bloco de construção para agroquímicos, produtos farmacêuticos e produtos químicos especiais.
| Número CAS | 79-11-8 |
| Família | Ácidos haloacéticos |
| Forma Típica | Sólido cristalino ou solução aquosa concentrada |
| Graus Comerciais Comuns | Grau ACS, BP, EP, JP, Grau Técnico, USP |
O ácido cloroacético é um ácido carboxílico clorado de baixo peso molecular da classe estrutural dos ácidos haloacéticos; é formalmente o ácido acético 2‑clorado substituído e corresponde à fórmula molecular \(\ce{C2H3ClO2}\). Estruturalmente, é constituído por um grupo funcional carboxila adjacente a um átomo de cloro retirador de elétrons na posição α do carbono. O substituinte cloro aumenta a acidez relativa ao ácido acético, retira densidade eletrônica do carboxilato e torna o carbono α mais eletrofílico; essas características eletrônicas fundamentam sua reatividade como agente alquilante e como substrato para reações de substituição nucleofílica ou desalogenação.
Nas fases condensadas, o ácido cloroacético é um sólido polar que forma ligações de hidrogênio, é higroscópico e deliquescente; funde para formar um líquido relativamente denso e é prontamente solúvel em solventes próticos e muitos solventes orgânicos polares apróticos. A constante de dissociação ácida é relativamente baixa (\(\mathrm{p}K_a = 2,87\)), de modo que soluções aquosas estão predominantemente na forma aniônica em pH neutro. O composto apresenta lipofilicidade baixa a moderada (log P ≈ 0,2–0,34) e uma pequena área polar superficial topológica (TPSA ≈ 37,3 Å^2), consistente com boa solubilidade aquosa e permeabilidade modesta a membranas. Sob estresse térmico, o material se decompõe liberando fragmentos ácidos e halogenados (cloreto de hidrogênio e espécies de cloro oxidadas); é corrosivo para metais e tecidos biológicos e sofrerá reações de neutralização com bases, frequentemente liberando calor substancial.
O ácido cloroacético é um importante intermediário industrial utilizado para produzir carboximetilceluloses, precursores de herbicidas e uma variedade de intermediários químicos finos e farmacêuticos; também é encontrado como subproduto de desinfecção em águas cloradas e como reagente em química laboratorial e de processo. Os graus comerciais comuns reportados para esta substância incluem: Grau ACS, BP, EP, JP, Grau Técnico, USP.
Propriedades Físicas Básicas
Densidade
As densidades experimentais reportadas variam com a fase e a temperatura. Valores representativos incluem:
- 1,58 a 20 °C/20 °C (sólido) — reportado como "1,58 g/cm³".
- 1,3703 a 65 °C/4 °C (líquido).
- 1,4043 a 40 °C (reportado como "1,4043 g/cm³ a 40 °C").
- 1,328 (reportado sem anotação de temperatura).
Esses valores indicam que o sólido e o líquido fundido são mais densos que a água; o material fundido ou líquido normalmente afundará na água. As unidades reportadas são \(\mathrm{g\,cm^{-3}}\).
Ponto de Fusão
São reportadas múltiplas formas cristalinas (polimorfos). Valores experimentais incluem:
- Existem nas formas alfa, beta e gama com pontos de fusão de 63 °C (α), 55–56 °C (β) e 50 °C (γ). Ponto de fusão para o ácido comercial: 61–63 °C.
- 52,5 °C (único valor reportado).
- 50–63 °C (intervalo).
- 145 °F (unidade alternativa; corresponde à mesma faixa aproximada).
O polimorfismo afeta o ponto de fusão observado; o material industrial é tipicamente especificado pela faixa comercial de ponto de fusão indicada acima.
Ponto de Ebulição
Dados reportados para ponto de ebulição à pressão ambiente:
- 187,00 a 190,00 °C a 760,00 mm Hg.
- 189,1 °C (valor único típico).
- 372 °F a 760 mmHg (unidade alternativa).
O ponto de ebulição relativamente alto à pressão normal reflete as fortes ligações de hidrogênio intermoleculares e a baixa volatilidade do ácido na forma neutra em temperaturas ambientes.
Pressão de Vapor
Valores experimentais representativos reportados:
- 1 mmHg a 109,4 °F.
- 0,06 mmHg (condições não especificadas).
- \(6,5\times10^{-2}\ \mathrm{mmHg}\) (\(8,68\times10^{-3}\ \mathrm{kPa}\)) a \(25\,^\circ\mathrm{C}\).
As pressões de vapor são baixas à temperatura ambiente e o vapor é mais pesado que o ar; a volatilização sob condições aquosas ambientais é limitada porque o composto está predominantemente ionizado em valores típicos de pH ambiental.
Ponto de Inflamação
Valores reportados de ponto de inflamação (relatórios em copo fechado e aberto):
- 126 °C (reportado como 126 °C em copo fechado).
- 259 °F (relatado, correspondente a 126 °C).
- 302 °F (valor alternativo reportado).
O ácido cloroacético é classificado como combustível; vapores a temperaturas elevadas podem formar misturas inflamáveis e requerem cuidados ao aquecer ou manusear material fundido.
Propriedades Químicas
Solubilidade e Comportamento de Fase
O ácido cloroacético é altamente solúvel em água e miscível com muitos solventes orgânicos polares. Dados experimentais representativos de solubilidade:
- "maior ou igual a 100 mg/mL a 68 °F" (solubilidade dada em mg/mL).
- "Em água, 8,58X10+5 mg/L a 25 °C" (equivalente a ≈858 mg/mL quando convertido).
- "858 mg/mL a 25 °C."
- Solúvel em etanol, éter dietílico, benzeno, clorofórmio; ligeiramente solúvel em tetracloreto de carbono.
- A substância é higroscópica e absorve água do ar, frequentemente formando um xarope e cristais deliquescentes. Comercialmente é manuseada como flocos, soluções aquosas concentradas (por exemplo, até ~80%) ou material fundido para transporte e processamento.
Como o ácido dissocia (\(\mathrm{p}K_a = 2,87\)), em meio aquoso e pH neutro predomina o ânion cloroacetato e o comportamento da solubilidade é regido pela ionização e formação de sais.
Reatividade e Estabilidade
O ácido cloroacético é um ácido carboxílico halogenado reativo com várias químicas características:
- Ácido–base: comporta-se como um ácido carboxílico típico; neutralização com bases é exotérmica e produz sais (ex.: cloroacetato de sódio).
- Deslocamento nucleofílico: o substituinte α-cloro é suscetível à substituição nucleofílica (SN2) produzindo acetatos substituídos ou sofrendo desalogenação sob condições redutoras. Essa eletrofilicidade é a base para seu uso como intermediário alquilante.
- Corrosividade e compatibilidade: fortemente corrosivo para metais e tecidos; pode reagir com metais ativos produzindo hidrogênio gasoso e sais metálicos. Contato com cianetos, sulfitos, nitritos e outros ânions reativos pode gerar gases perigosos.
- Decomposição térmica: ao aquecer ou queimar, gera gases corrosivos e tóxicos incluindo cloreto de hidrogênio e espécies de cloro oxidadas; a formação de fosgênio foi reportada sob condições severas de decomposição.
- Oxidação/redução: oxidantes fortes e agentes redutores vigorosos podem causar reações violentas. Estabilidade adequada sob condições recomendadas de armazenamento, mas incompatibilidades devem ser gerenciadas.
Em contextos biológicos e ambientais, reações de desalogenação e conjugação (notadamente conjugação com glutationa levando a derivados S-carboximetílicos) são importantes vias metabólicas e de detoxificação.
Dados Termodinâmicos
Entalpias Padrão e Capacidade Térmica
Dados energéticos disponíveis reportados para quantidades termodinâmicas específicas incluem:
- Calor de combustão (reportado): −715,9 kJ/mol (ácido α-cloroacético).
- Calor de fusão no ponto de fusão: "Calor de fusão no ponto de fusão = 1,2285X10+7 J/kmol" (reportado em unidades J·kmol−1).
- Calor de vaporização: "250 Btu/Lb = 139 cal/g = 5,82X10+5 J/kg" (reportado em múltiplas unidades).
Não há um conjunto completo de entalpias padrão de formação ou funções de capacidade térmica dependentes da temperatura fornecidas no contexto atual para modelagem termodinâmica completa. Quando dados calorimétricos precisos forem necessários para projeto de processos, consulte a literatura técnica específica do produto ou determinações calorimétricas.
Parâmetros Moleculares
Massa Molecular e Fórmula
- Fórmula molecular (canônica): \(\ce{C2H3ClO2}\).
- Massa molecular (reportada): 94,50 (unidades: \(\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
- Massa exata / Massa monoisotópica: 93,9821570 (reportada).
Outros descritores computados a partir da análise estrutural:
- XLogP: 0,2 (computado).
- Área polar superficial topológica (TPSA): 37,3 Å^2.
- Contagem de átomos pesados: 5.
- Carga formal: 0.
LogP e Polaridade
Parâmetros reportados de lipofilicidade e partição:
- XLogP3 (computado): 0,2.
- Entradas experimentais/computadas de log Kow reportadas: "log Kow = 0,22", "0,22" e "0,34" em diferentes medições/estimativas.
Esses valores baixos e positivos de log P indicam hidrofobicidade baixa a moderada e suportam elevada solubilidade aquosa, bem como potencial limitado para bioacumulação.
Características Estruturais
O ácido cloroacético é um ácido acético substituído em 2-cloro (IUPAC: ácido 2-cloroacético). Pontos estruturais-chave:
- O substituinte α-cloro exerce um forte efeito −I, estabilizando a base conjugada e diminuindo o \(\mathrm{p}K_a\).
- A molécula contém um doador de ligação de hidrogênio (OH do grupo carboxílico) e dois aceptores de ligação de hidrogênio (oxigênio carbonílico e oxigênio hidroxila, contabilizados separadamente em muitos esquemas de descritores).
- Contagem de ligações rotativas: 1 (reportada).
- O carbono eletrofílico α permite reações de deslocamento (formação de ésteres, amidas, tioéteres) e fundamenta grande parte da utilidade como intermediário químico e grupo herbicida.
Identificadores estruturais representativos:
- SMILES: C(C(=O)O)Cl
- InChI: InChI=1S/C2H3ClO2/c3-1-2(4)5/h1H2,(H,4,5)
- InChIKey: FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- Número CAS: 79-11-8
- Número CE (Comunidade Europeia): 201-178-4 (reportado)
- Números UN para transporte (reportados em contextos de transporte): diversas formas para material sólido, em solução e fundido aparecem em listas regulatórias.
- Outros identificadores de registro (reportados): UNII 5GD84Y125G, múltiplos IDs de registro químico e números de catálogo interno aparecem em listagens técnicas.
Sinônimos e Nomes Estruturais
Sinônimos comuns reportados no comércio e literatura técnica incluem:
- ácido 2-cloroacético
- ácido monochloroacético (MCA)
- ácido cloroacético
- ácido cloroetanoico
- ClCH2COOH
- ácido α-cloroacético
- ácido monochloroetanoico
Descritores adicionais de fornecedores e graus (analítico, técnico, farmacêutico) são usados comercialmente; veja os graus comerciais listados acima para nomes comuns de especificação.
Aplicações Industriais e Comerciais
Usos Representativos e Setores Industriais
O ácido cloroacético é produzido e utilizado em escala como intermediário na fabricação química. Funções industriais principais incluem:
- Fabricação de carboximetilcelulose (uma aplicação grande e importante).
- Produção de herbicidas e precursores de herbicidas (derivados aril-hidroxiácidos).
- Intermediário para síntese de glicina, ácido tioglicólico, precursores de EDTA e outros produtos químicos finos.
- Uso na preparação de corantes, surfactantes e produtos farmacêuticos.
- Comercializado em graus técnico, reagente ou farmacêutico para química laboratorial e de processos.
Também aparece como subproduto de desinfecção em processos de tratamento de água clorada ou cloraminada e é monitorado em matrizes de água potável e ambientais.
Papel na Síntese ou Formulações
Quimicamente, o ácido cloroacético funciona como um derivado ativado do ácido acético: o substituinte α-cloro permite deslocamento SN2 para introdução de grupos funcionais diversos (ex.: substituição nucleofílica por aminas, tióis, álcoois), possibilitando a formação de blocos construtores carboximetil e relacionados. É utilizado para introduzir funcionalidade carboximetil em polímeros (ex.: produção de éteres de celulose) e para preparar ésteres, sais (ex.: cloroacetato de sódio) e outros intermediários em agroquímicos e produtos químicos especiais. Está disponível em soluções aquosas concentradas, forma fundida para transporte e como flocos/pós sólidos conforme exigências de fabricação e processamento subsequente.
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- CAS: 79-11-8
Sinônimos e Nomes Estruturais
- ácido 2-cloroacético; ácido monochloroacético; ClCH2COOH; ácido cloroetanoico; ácido α-cloroacético.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Toxicidade Aguda e Ocupacional
O ácido cloroacético é um ácido halogenado orgânico altamente corrosivo e toxicológico sistêmico. Características-chave de segurança e considerações de exposição:
- Vias de exposição: inalação, contato dérmico e ingestão são significativos; a substância é prontamente absorvida pela pele e pode causar toxicidade sistêmica após exposição dérmica.
- Riscos agudos: causa queimaduras severas na pele, danos oculares e irritação das vias respiratórias. Toxicidade sistêmica pode incluir depressão do sistema nervoso central, acidose metabólica, efeitos cardíacos e renais, e em exposições graves pode ser fatal. Estimativas de dose letal oral provável são reportadas em relatórios toxicológicos; limites de exposição ocupacional são baixos.
- Diretrizes de exposição ocupacional reportadas incluem TWA recomendado de 8 horas de 0,5 ppm (fração inalável e vapor) e limiares similares para exposição no local de trabalho; níveis de exposição de curta duração e AEGLs foram propostos para planejamento de emergências. O vapor é mais pesado que o ar e pode se acumular em locais baixos.
- Toxicologia e cuidados emergenciais: primeiros socorros enfatizam descontaminação rápida (lavagem abundante da pele/olhos com água por pelo menos 15 minutos), remoção de roupas contaminadas, evitar indução de vômito após ingestão e avaliação médica imediata. Cuidados de suporte e monitoramento para efeitos sistêmicos retardados (acidose metabólica, arritmia cardíaca, insuficiência renal) são essenciais.
Equipamentos de proteção individual para manuseio incluem luvas resistentes a produtos químicos (ex.: neoprene/viton conforme a tarefa), proteção facial/ocular completa, vestimenta resistente a ácidos e proteção respiratória (respiradores purificadores de ar ou com suprimento de ar) quando controles de engenharia não forem suficientes. Para resposta a emergências envolvendo grandes liberações ou incêndios, recomenda-se equipamento autônomo de respiração com pressão positiva e trajes de proteção química totalmente encapsulantes.
Para informações detalhadas sobre perigos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) específica do produto e a legislação local.
Considerações de Armazenamento e Manuseio
Orientações práticas para manuseio e armazenamento baseadas na classe química e prática industrial reportada:
- Armazenar em recipientes bem fechados, em local fresco, seco, bem ventilado e afastado de materiais incompatíveis (bases fortes, oxidantes fortes, agentes redutores fortes e metais reativos). Usar recipientes resistentes à corrosão (ex.: revestidos de vidro ou PTFE).
- Evitar fontes de calor e ignição onde soluções concentradas ou material fundido forem manuseados; material fundido é utilizado durante transporte em temperaturas elevadas em algumas cadeias de suprimento. Usar sistemas fechados de transferência e ferramentas anti-faísca.
- Manter separado de alimentos e rações; prevenir liberações ambientais — recomenda-se contenção primária e secundária para tanques de armazenamento e unidades de processo.
- Para derramamentos e vazamentos: isolar área, eliminar fontes de ignição, evitar entrada em sistemas de drenagem/ cursos de água, usar absorventes resistentes a ácidos ou agentes neutralizantes com cuidado (a neutralização pode ser exotérmica), e coletar resíduos para descarte por empresas licenciadas de resíduos perigosos. Não tentar limpeza sem EPI adequado e pessoal treinado.
Nota: esta visão geral é descritiva e não exaustiva. Para manuseio, armazenamento, resposta a emergências e instruções de transporte específicas do local, consulte a SDS do fabricante e orientações regulatórias aplicáveis à jurisdição.
