Corantes e Pigmentos Orgânicos, Slides de Engenharia de Produção

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CORANTES E PIGMENTOS ORGÂNICOS Grupo VIII RIO DE JANEIRO MAIO - 2010 2 Nome do Aluno Matrícula Daniel Machado Gonçalves 5800919 Elaine Cristina Melo de Sousa 5800967 Juliana Cristina Ribeiro de Brito 5800789 Julio César Queiroz de Campos 5800796 Moisés Resende Marins Malaquias 5800901 Roberto Carlos Teixeira 5800889 CORANTES E PIGMENTOS ORGÂNICOS Professora: Ângela Disciplina: Química Geral e Inorgânica I Turma J-006 – Turno: Noturno Curso: Engenharia de Produção UNIGRANRIO - Duque de Caxias Rio de Janeiro - 24/05/2010 5 1 Introdução O objetivo desse trabalho é o de apresentar um estudo básico e sucinto sobre as propriedades e utiliza- ções gerais da indústria de processos químicos voltada para a produção de Corantes e Pigmentos Or- gânicos, discorrendo sobre as definições dos produtos, suas origens, sua abundância, forma de obten- ção e seus processos de fabricação, aplicações com detalhamento sobre as vantagens e desvantagens do uso destes produtos 2 A Percepção da Cor e a sua Importância para o Ser Humano A cor é o resultado de uma percepção visual provocada pela ação de um feixe de fótons incidentes sobre células especializadas da retina, as quais transmitem (através de informação pré-processada no nervo óptico) determinadas impressões para o sistema nervoso. A cor de um material é definida pelas médias das freqüências dos pacotes de onda que as suas moléculas constituintes refletem. Um objeto apresentará determinada cor se este não absorver justamente os raios correspondentes à freqüência daquela cor em questão. Assim, um objeto é vermelho se absorve preferencialmente todas as freqüên- cias luminosas fora da faixa do vermelho. Figura 1 – Espectro de Cores da Luz (desde o ultravioleta até o infravermelho) 2.1 Teoria da Cor Quando se fala de cor, há que se distinguir entre a cor obtida aditivamente (cor luz) ou a cor obtida subtrativamente (cor pigmento). No primeiro caso, chamado de sistema RGB (Red, Green, Blue), tem os objetos que emitem luz (moni- tores de vídeo, televisores, etc), nos quais a adição de diferentes comprimentos de ondas das cores primárias de luz, Vermelho + Verde + Azul. No segundo sistema (subtrativo, ou cor pigmento) iremos manchar uma superfície sem pigmentação (branca) misturando-lhe as cores secundárias da luz (também chamadas de primárias em artes plásti- cas), Ciano + Magenta + Amarelo. Este sistema corresponde ao “CMY” (Cyan, Magenta, Yellow) das impressoras e serve para obter cor com pigmentos (tintas e objetos não emissores de luz). Subtraindo os três pigmentos, temos um matiz de cor muito escura, muitas vezes confundida com o preto. 2.2 Percepção da Cor A cor é percebida através da visão. O olho humano é capaz de perceber a cor através das células cones. A percepção da cor é muito importante para a compreensão de um ambiente. A cor é algo que nos é tão familiar que se torna difícil para nós compreender que ela não corresponde a propriedades físicas do mundo, mas sim à sua representação interna em nível cerebral. Ou seja, os ob- jetos não têm cor; a cor corresponde a uma sensação interna provocada por estímulos físicos de nature- za muito diferente que dão origem à percepção da mesma cor por um ser humano. A percepção da cor não tem apenas a ver, com os olhos e com a retina, mas também com a informação presente no cérebro. Se com uma iluminação pobre, um determinado objeto cor de laranja pode ser visto como sendo amarelado ou avermelhado, podemos ver normalmente com mais facilidade a sua cor certa, laranja, porque é um objeto o qual conhecemos perfeitamente a cor. E, se usarmos durante algum tempo óculos com lentes que são verdes de um lado e vermelhas do outro, depois, quando tira- mos os óculos, vemos durante algum tempo tudo esverdeado, quando olhamos para um lado, e tudo 6 avermelhado, quando olhamos para o outro. O cérebro aprendeu a corrigir a cor com que pinta os ob- jetos para que eles tenham a cor da qual se lembra que eles têm; e demora algum tempo a perceber que deve depois deixar de fazer essa correção. A chamada constância da cor é este fenômeno que faz com que a maioria das cores das superfícies pareçam manter aproximadamente a sua aparência mesmo quando vistas sob iluminação muito dife- rente. O sistema nervoso, a partir da radiação detectada pela retina, extrai aquilo que é invariante sob mudanças de iluminação. Embora a radiação mude, a nossa mente reconhece certos padrões constantes nos estímulos perceptivos, agrupando e classificando fenômenos diferentes como se fossem iguais. O que vemos não é exatamente o que está lá fora, mas corresponde a um modelo simplificado da reali- dade que é de certeza muito mais útil para a nossa sobrevivência. Os organismos complexos não reagem diretamente aos estímulos físicos em si, mas sim à informação sobre os estímulos representada internamente por padrões de atividade neuronal. Se os estímulos for- necem informação sobre a cor, é apenas porque a qualidade sensorial, a que chamamos cor, emerge nos mecanismos sensoriais pelo processo de aprendizagem e é por estes, projetada sobre os estímulos. E uma grande variedade de combinações de estímulos muito diferentes pode gerar esse mesmo padrão de atividade neuronal correspondente a um mesmo atributo de uma qualidade sensorial. São essas qua- lidades sensoriais que permitem aos seres vivos detectar a presença de comida ou de predadores, sob condições de luz diferentes e em ambiente variados. Correspondem a um modelo simplificado do mundo que permite uma avaliação rápida de situações complexas e que se mostrou útil e adequado à manutenção de uma dada espécie. O nosso sistema sensorial faz emergir todo um contínuo muito vasto de cores com as diferenças de tonalidades que nós aprendemos a categorizar, associando determinados nomes a certas bandas de to- nalidade (com uma definição extremamente vaga). É este hábito humano de categorizar que nos faz imaginar que o nosso sistema nervoso faz uma detecção objetiva de uma determinada cor que existe no mundo exterior 2.3 Cultura e influência Culturas distintas podem ter diferentes significados para determinadas cores. A cor vermelha foi utili- zada no Império Romano, pelos nazistas e comunistas. Usualmente é também a cor predominante utili- zada em redes de alimentação fast food. O vermelho é a cor do sangue e naturalmente provoca uma reação de atenção nos indivíduos. Outras cores possuem significados diferentes em culturas diferentes, como por exemplo, o luto. A cor, elemento indissociável do nosso cotidiano, exerce especial importância, sobretudo nas Artes Visuais. Na Pintura, Escultura, Arquitetura, Moda, Cerâmica, Artes Gráficas, Fotografia, Cinema, Tea- tro, etc., ela é geradora de emoções e sensações. A cor tem vida em si mesma e sempre atraiu e causou no ser humano de todas as épocas, predileção por determinadas harmonias de acordo especialmente com fatores de civilização, evolução do gosto e especialmente pelas influências e diretrizes que a arte marca. Através da teoria da cor, do uso de vários gamas cromáticos, da sua aplicação e experimentação práti- cas, irão ser ministrados conhecimentos que lhe permitirão descobrir e explorar por si mesmo o mundo extraordinário da harmonia das cores e passar a exprimir-se com maior segurança através do croma- tismo. 2.4 Psicologia das cores Na cultura ocidental, as cores podem ter alguns significados, alguns estudiosos afirmam que podem provocar lembranças e sensações às pessoas. Às vezes, as pessoas no ano-novo colocam roupas com cores específicas para, no ano seguinte, ter o que a cor representa. 7 Exemplo: se uma pessoa passa o ano novo de verde, ela pode esperar esperança para o ano seguinte. Muitas pessoas passam de branco, esperando a paz.  Cinza: elegância, humildade, respeito, reverência, sutileza;  Vermelho: paixão, força, energia, amor, liderança, masculinidade, alegria (China), perigo, fogo, raiva, revolução, "pare";  Azul: harmonia, confidência, conservadorismo, austeridade, monotonia, dependência, tecnologia, liberdade, saúde;  Ciano: tranqüilidade, paz, sossego, limpeza, frescor;  Verde: natureza, primavera, fertilidade, juventude, desenvolvimento, riqueza, dinheiro, boa sorte, ciúmes, ganância, esperança;  Roxo: velocidade, concentração, otimismo, alegria, felicidade, idealismo, riqueza (ouro), fraqueza, dinheiro;  Magenta: luxúria, sofisticação, sensualidade, feminilidade, desejo;  Violeta: espiritualidade, criatividade, realeza, sabedoria, resplandecência, dor;  Alaranjado: energia, criatividade, equilíbrio, entusiasmo, ludismo;  Branco: pureza, inocência, reverência, paz, simplicidade, esterilidade, rendição;  Preto: poder, modernidade, sofisticação, formalidade, morte, medo, anonimato, raiva, mistério, azar;  Castanho: sólido, seguro, calmo, natureza, rústico, estabilidade, estagnação, peso, aspereza. 3 Corantes e Pigmentos na História O emprego de corantes e pigmentos pela humanidade é, na verdade, uma indústria antiga. O homem utiliza as cores há mais de 20 mil anos. O primeiro corante a ser conhecido pela humanidade foi o ne- gro-de-fumo (carbon black). Por volta de 3.000 a.C., foram produzidos alguns corantes inorgânicos sintéticos, como o Azul Egípcio. Sabe-se que os caçadores do Período Glacial pintavam as paredes das cavernas reservadas ao culto, criando obras que resistem há milênios, registrando as suas atividades em figuras coloridas nas paredes das cavernas. Essas pinturas grosseiras eram, provavelmente, feitas com tinturas constituídas por fuli- gem e ocre, terras ou argilas suspensas em água, ou ainda, com sangue de animais caçados, ou sumo de frutos e plantas esmagados. Segundo a Bíblia, Noé foi aconselhado a usar piche por fora e por dentro da arca. Os egípcios, desde muito cedo, desenvolveram a arte de pintar e, por volta de 1500 a.C., dispunham de um grande número e ampla variedade de cores. Em 1000 a. C., descobriram os predecessores dos vernizes atuais, usando resinas naturais ou cera de abelha como o ingrediente formador de película. Plínio descreve a fabricação do alvaiade a partir do chumbo e do vinagre. Com o tempo, muitos coran- tes naturais foram sendo descobertos. O vermelho das capas dos centuriões romanos era obtido de um molusco chamado Murex, um caramujo marinho. Outro corante também muito utilizado era o índigo natural, conhecido desde os egípcios até os bretões, extraído da planta Isatis Tinctoria. Foi nos anos mais recentes, entretanto, que a indústria de corantes e pigmentos obteve os maiores a- vanços, os quais podem ser atribuídos aos resultados da pesquisa científica e à aplicação da engenharia moderna. O primeiro corante orgânico sintetizado com uma técnica mais apurada foi o Mauve (malva), obtido em 1856, por William H. Perkin. 10 4.1.2 Causa da Cor Usualmente, o fundamento básico dos corantes está numa certa insaturação das suas moléculas, que têm pelo menos uma parte em anéis aromáticos, combinada com uma estrutura quinóide de complexi- dade mínima. Existem muitas correlações entre a estrutura química e a cor, e os conceitos iniciais, e- nunciados pelos químicos de corantes, ainda têm utilidade. Podemos escrever a equação Corante = cromógeno + auxocromo O cromógeno é um corpo aromático que contém um grupo denominado cromóforo. Cromóforo quer dizer portador de cor, e é um radical químico como os seguintes: 1. O grupo nitroso: 2. O grupo nitro: 3. O grupo azo: 4. O grupo etileno: 5. O grupo carbonila: 6. Os grupos carbono-nitrogênio: 7. Os grupos enxofre: Estes grupos atribuem coloração aos corpos aromáticos mais simples graças ao deslocamento de ban- das de absorção no espectro visível ou ao aparecimento destas bandas. Estes cromóforos são tão im- portantes que é freqüente a classificação dos corantes pelo principal cromóforo que possuem. Estes grupos cromóforos são capazes de redução e, se ela é realizada, a cor muitas vezes desaparece, prova- velmente pela remoção do elétron de ressonância. Embora possa ser corado, o cromógeno pode não ter as afinidades químicas necessárias para fazer a cor aderir às fibras têxteis, e são necessários grupos auxiliares, auxocromos, que são em geral grupos formadores de sal, como o -NH2, o -OH, e os seus derivados, ou os radicais solubilizantes, como o -COOH ou -SO3H. Estes auxocromos, cromóforos e cromógenos, ficam aparentes na classificação de corantes que segue; contudo, note que certos radicais auxiliares, como -OH, -NH2, -SO3H e –COOH, em geral têm maior influência na inclusão do corante em um grupo que visa à coloração de certa fibra do que sua classificação por estrutura química. Fig. 3 - Relações entre os hidrocarbonetos, intermediários e certos corantes azo. 11 Fig. 4 - Relações entre os hidrocarbonetos e alguns corantes azina, tiazina e triarilmetano. Fig. 5 - Relações entre os hidrocarbonetos, intermediários e o anil, e corantes da antraquinona. 4.1.3 Classificação dos Corantes Os corantes são classificados do ponto de vista químico ou de acordo com a finalidade, ou emprego. Os fabricantes encaram os corantes pelo aspecto químico e classificam-nos e fabricam-nos em grupos, usualmente com as mesmas conversões químicas; com isto, agrupam-se freqüentemente em classes próximas aos cromóforos semelhantes. Assim, os corantes que contêm o cromóforo azo são fabricados 12 numa seção que pode ser chamada de seção azo. Da mesma forma, encontra-se semelhança no agru- pamento de corantes que contêm o radical indigóide. Com isto se reproduz, em grande parte, o método moderno de classificar e analisar as reações orgâni- cas aplicadas pelas co químicas. Não somente as fábricas classificam os corantes desta forma, mas também os livros que apresentam as propriedades dos corantes. Aqui, os diversos corantes são discuti- dos sob esta classificação química. Os corantes dispersos são os que foram especialmente desenvolvidos para tingir o acetato de celulose e algumas fibras sintéticas novas. Podem ser amplamente divididos em dois grupos gerais, compreen- dendo os corantes azos simples insolúveis e os corantes aminoantraquinona insolúveis. Os corantes destes dois grupos gerais contêm usualmente a etanolamina (NHCH2CH20H), ou um radical semelhan- te, que contribui para torná-los mais dispersíveis em água e mais facilmente absorvidos. Exemplo: CI 61.100, violeta disperso I. Os corantes ácidos são usados para tingir fibras sintéticas e naturais (animais) de poliamida, em solu- ções ácidas. Os grupos ácidos auxocrômicos ou solubilizantes, - NO2, - SO3H e - COOH, freqüente- mente auxiliados pelo -OH, estão usualmente presentes no corante ácido, qualquer que seja a estrutura química fundamental, a de um complexo azo, do triarilmetano ou da antraquinona. Exemplos: laranja II, CI 15.510, laranja ácido 7; o negro ácido 10B, CI 20.470, negro ácido 1 (azos); e o azul de alizarina ácido B, CI 63.010, azul ácido 45 (corante de antraquinona). Os corantes azóicos são corantes diretos e corantes desenvolvidos, aplicados especialmente ao algo- dão. Estes corantes azóicos são essencialmente intermediários incolores de corantes azos comerciali- zados em quatro diferentes grupos de produtos: (1) Arilaminas simples ou seus sais ácidos minerais (cores básicas). (2) Compostos de diazônio estabilizados (sais fixos), feitos pela combinação de arilaminas diazotadas com um precipitante, como o cloreto de zinco. (3) O grupo naftol com o qual primeiro se impregna a fibra com um componente de acoplamento esco- lhido e, depois, se faz a reação com a arilamina diazotada in situ. (4) Um grupo compreendendo misturas de um triazeno escolhido e de um naftol selecionado, o que resulta num corante azo insolúvel específico estabilizado. Os azóicos seguem-se em importância aos corantes de cuba, a quem superam em brilho, especialmente nos vermelhos-vivos. Os corantes básicos são, na sua maioria, derivados amino ou aminossubstituídos, freqüentemente da classe dos triarilmetanos ou dos xantenos. Exemplos: a auramina, CI 41.000, amarelo básico 2; castanho Bismarck, CI 21.010, castanho básico 4, e a crisoidina, CI 11.270 , laranja básico 2; violeta cristal, CI 42.555, violeta básico 3; violeta de metila, CI 42.535, violeta básico 1, e o 42.535 B, violeta ao solvente 8. Os corantes diretos pertencem em geral à classe azo, e são usados para tingir algodão e fibras vegetais. Exemplos: azul direto 2B, CI 22.610, azul direto 6; negro direto EW, CI 30.235, negro direto 38; cas- tanho direto 3GO, CI 30.045, castanho direto 1. Os corantes mordentes são aplicados, sobretudo à lã, na qual a resistência à luz e à lavagem é muito aumentada mediante o uso de um mordente, que pode ser o cromo e, com menor freqüência, o alumí- nio ou o ferro. Estes corantes contêm radicais -OH ou -COOH, amiúde ligados a complexos azos ou antraceno (antraquinona). Exemplos: alizarina, CI 58.000, vermelho mordente 22; azul escuro ao cromo U, CI 15.705, negro mordente 17; galocianina, CI 51.030, azul mordente 10. 15 4.1.4.5 Outros Usos Geralmente por ser mais seguro de se utilizar que as tinturas e pigmentos comumente usados em pintu- ras, alguns artistas têm feito uso de corantes alimentares como forma de pintar, especialmente nas chamadas pinturas corporais. 4.1.4.6 Número E Os números E são códigos de referência para aditivos alimentares e são encontrados nas etiquetas de embalagens de produtos alimentares na União Européia. A numeração segue a do INS conforme de- terminado pelo comitê do Codex Alimentarius. Só uma parte dos aditivos INS está aprovada para uso na União Européia, daí o uso do prefixo 'E'. Esta codificação também é encontrada em outros países fora da União Européia, como por exemplo, a Austrália. A adição de aditivos constantes da lista de números E a produtos alimentares é há muitos anos causa de preocupação devido aos seus possíveis efeitos na saúde dos consumidores. Acredita-se que muitos destes aditivos possam estar relacionados com várias patologias como, por exemplo: alergias, proble- mas neurológicos, problemas gastrointestinais, câncer, doenças cardiovasculares e artrite. Mais recen- temente outra causa de preocupação surgiu a partir da possibilidade de muitos destes aditivos terem origem geneticamente modificada. Alguns destes aditivos podem ser considerados inapropriados em dietas específicas como halal, kosher e vegetariana. Classificação dos Corantes pelo Número E segundo intervalos numéricos Intervalo Cores 100 a 109 Amarelos 110 a 119 Laranjas 120 a 129 Vermelhos 130 a 139 Azuis e Violetas 140 a 149 Verdes 150 a 159 Castanhos e Pretos 160 a 199 Outras 4.1.5 Matérias-Primas e Processos de Fabricação A indústria de corante utiliza todas as divisões da indústria química para obter a multiplicidade de ma- térias-primas necessária aos seus produtos acabados. Entretanto, a espinha dorsal da seqüência de ma- térias-primas pode ser representada em uma linha: Petróleo e carvão  hidrocarbonetos  intermediários  corantes 4.1.5.1 Hidrocarbonetos No desenvolvimento da indústria de corantes, houve a necessidade de se fabricar estes hidrocarbonetos tanto em pureza suficiente, quanto em tonelagem adequada. Esta demanda crescente foi um incentivo muito grande ao aumento de instalações de retortas de coque e à eliminação dos antigos fornos em colméia, por demais esbanjadores. A obtenção do coque pelos novos processos não só forneceu as ma- térias-primas para as indústrias de corantes e outras, mas também aumentou grandemente o valor dos produtos derivados do carvão. A fonte hoje predominante, no entanto, é constituída pelos hidrocarbo- netos aromáticos do petróleo. A maior parte é produzida por reações de ciclização e/ou de desidroge- nação nas usinas de reforma catalítica ou de hidroformação. As indústrias de corantes e de intermediários são consumidoras de muitos produtos orgânicos. O uso destes produtos na fabricação de corantes e de intermediários tem sido muitas vezes, o estímulo para a melhoria de processos em virtude da demanda grandemente aumentada; é o que fica exemplificado 16 pelo desenvolvimento do processo de contato para a fabricação do óleum. 4.1.5.2 Intermediários Os intermediários são as pedras fundamentais com que se constroem os corantes, os medicamentos, os plásticos, as borrachas e as fibras sintéticas, da mesma forma em que as casas são feitas de tijolos, ma- deira, argamassa, emboço e aço; a diferença está em que se usam reações químicas para ligar um in- termediário com o outro na fabricação de um corante. Por isso, a produção dos intermediários, em forma econômica e pura, é o próprio fundamento das indústrias de processos químicos orgânicos, e qualquer redução que se tenha observado no custo dos produtos acabados se deve, em grande parte, à diminuição do custo de fabricação dos intermediários puros. Muitos processos novos ou melhorados são usados na fabricação dos intermediários; entre eles estão a hidrogenação catalítica em fase vapor do nitrobenzeno a anilina (Fig. 6 e 7) e a oxidação do oxileno a anidrido ftálico. 4.1.5.3 Nitração A nitração é uma das mais importantes conversões químicas, operadas na fabricação de intermediários e corantes. Na indústria, muito poucos grupos nitro aparecem no produto final, sendo usual a redução do radical nitro às aminas, muito reativas, ou sua sujeição a outras modificações. A nitração, porém, é com freqüência o passo inicial de entrada no anel aromático, seja do benzeno seja de outros anéis mais complicados. Uma nitração típica pode ser representada convencionalmente da seguinte forma: R.H + HNO3(H2SO4)  R-NO2 + H2O + H2SO4 ΔH = -15.0 a -35.0 kcal Embora os ácidos usuais de nitração sejam o ácido nítrico ou a mistura sulfonítrica, o agente real de nitração pode ser o íon nitroílo (também chamado nitrônio, NO2 +), que se forma da seguinte maneira: Na mistura sulfonítrica: HNO3 + 2H2SO4  NO2 + + 2H2SO4 - + H3O + No ácido nítrico: 2HNO3  H2NO3 + + NO3 - H2NO3 +  NO2 + + H2O A remoção de água favorece a reação de nitração pelo deslocamento do equilíbrio para a direita. No caso da mistura sulfonítrica, o ácido sulfúrico efetua esta remoção, sendo característico o poder de desidratação do ácido sulfúrico. Segundo Groggins, pode-se usar a seguinte equação: nitração na formada água reagentes nos presente água racional sistema no 4 SO 2 H de mpercentage sulfúrico ácido do todeslocamen dePoder   O nitrobenzeno é, e tem sido um dos mais importantes intermediários no setor de corantes (655 mi- lhões de libras fabricadas em 1974). Dele se fazem a anilina, a benzidina e o ácido metanílico (sulfo- nação e redução), além do dinitrobenzeno e de muitos corantes, como as nigrosinas e a magenta. A conversão a anilina vai a 97%. Conforme mostra o fluxograma da Fig. 2. O nitrobenzeno é feito pela nitração direta do benzeno, usando-se a mistura sulfonítrica, de acordo com a seguinte reação: C6H6 + HNO3(H2SO4)  C6H5NO2 + H2O(H2SO4) ΔH = - 27,0 kcal 17 Fig. 6 - Fluxograma da fabricação do nitrobenzeno e da anilina. 4.1.5.4 Aminação por Redução O grupo amino é um grupo muito importante para os corantes, pois é um dos que se transformam no cromóforo azo ou um dos que são alquilados. O radical amino é também um dos principais auxocro- mos. É feito pela redução de um derivado nitrado ou, conforme se faz modernamente, em casos espe- ciais, por amonólise (q.v.). Os agentes empregados são o ferro e um catalisador ácido, o zinco e um álcali, o sulfeto ou o polissulfeto de sódio, ou se faz a hidrogenação catalítica em fase vapor, separan- do-se os reagentes menos importantes. As hidrogenações catalíticas em fase líquida ou em fase vapor tornaram-se muito importantes, como métodos industriais de grande porte, para a produção de naftilaminas e de anilina (Figuras 6 e 7) e também para a redução do nitrobenzeno a hidrazobenzeno e do paranitrofenol a paraminofenol. A reação geral é RNO2 + 6H  RNH2 + 2H2O Em algumas aminações técnicas mediante redução, uma expressão melhor é: catalisador 4RNO2+ 9 Fe + 4H2O  4RNH2+ 3Fe3O4 Fig. 7 - Redução do nitrobenzeno, em fase vapor, em leito fluidizado, com operação contínua. 4.1.5.5 Anilina Este intermediário teve importância tão grande que muitos corantes são caracteriza dos como corantes de anilina. A anilina se faz pela redução do nitrobenzeno em presença do ferro, pela amonólise do clo- robenzeno ou pela hidrogenação do nitrobenzeno em fase vapor. Um fluxograma com a exemplifica- 20 A reação pode ser expressa da seguinte forma: Os estudos recentes indicam que o íon HO3S + é o agente ativo de sulfonação, quando se usa o ácido sulfúrico: Dependendo do produto que está sendo sulfonado, há uma concentração crítica do ácido sulfúrico a- baixo da qual essa sulfonação. Por isso, é importante a remoção da água. Quanto à energia, a reação é exotérmica, mas muitas vezes não é necessário remover o calor, pois muitas sulfonações ocorrem me- lhor em temperaturas altas. O equipamento para a maior parte das sulfonações é bastante simples, con- sistindo em vasos de ferro fundido, providos com agitadores eficientes. O ácido benzenossulfônico é um intermediário na fabricação do fenol pelo processo da sulfonação. Os ácidos 1 e 2-naftalenossulfônicos são formados simultaneamente pela sulfonação do naftaleno. Para a preparação de naftóis puros, os dois devem ser separados. O procedimento é difícil. O ácido alfa pode ser hidrolisado a naftaleno, que é destilado mediante a passagem de vapor de água seco através da massa da sulfonação, à cerca de 160°C, ficando para trás o ácido beta, conveniente para a hidrólise ou a fusão, a fim de se fazer o β-naftol. 4.1.5.10 Hidrólise Na fabricação dos intermediários, a hidrólise empregada é usualmente a fusão alcalina, para substituir o grupo -SO3H pelo grupo -OH. Esta conversão química também é usada para substituir o -Cl, especi- almente na fabricação do fenol. O agente usado é a soda cáustica, embora outros álcalis, ou ácidos, ou mesmo a água, tenham importância industrial. A reação pode ser formulada da seguinte forma: Quanto à energia, a reação, em muitos casos, é exotérmica. Na obtenção do fenol a partir do cloroben- zeno, o calor desprendido mantém a temperatura da reação. O equipamento necessário é constituído por tachos de fusão abertos, em ferro fundido, aquecidos a gás, ou autoclaves fechado, em ferro fundi- do ou em aço soldado. Nas fusões alcalinas, em especial, há certa perda em virtude da oxidação a alca- trões nas temperaturas que se usam, de 300 a 325°C. O β-naftol é feito por hidrólise um tanto parecida com a do fenol. As condições da hidrólise (fusão alcalina) do 2-naftalenossulfonato estão nas referências, sob a epígrafe sulfonação. 4.1.5.11 Oxidação A oxidação é a combustão controlada, ou temperada, e é uma das mais úteis conversões químicas na tecnologia orgânica. O agente mais barato é o ar, mas também se emprega o oxigênio. Com reações em fase líquida, usam-se muitos agentes oxidantes na prática industrial - ácido nítrico, permanganatos, pirolusita, dicromatos, anidridos crômicos, hipocloritos, cloratos, peróxido de chumbo e peróxido de hidrogênio. São co-produtos da oxidação principal a H2O, o CO2 e muitas outras substâncias oxidadas. Na maior parte das oxidações, mesmo quando a formação de CO2 e de H2O pode ser evitada, a reação é fortemente exotérmica. Isto concorre para que o projeto e a construção do equipamento assegurem a eficiente transferência de calor e impeçam que a oxidação controlada se transforme num a combustão. O anidrido ftálico tornou-se um do s nossos intermediários mais importantes. É usado para fabricar diretamente diversos corantes, como a eosina, as rodaminas, a eritrosina, o amarelo quinolina, a ftalo- cianina de cobre e a fenolftaleína; contudo, seu principal valor está no fato de ser intermediário na fa- 21 bricação da antraquinona e de derivados da antraquinona, por condensação (Friedel-Crafts), o que a- briu o mercado americano de corantes a cuba da antraquinona a preços razoáveis. Este s produtos são consumidos em indústrias diversas das de corantes, como na fabricação de resinas e de plastificantes. O anidrido ftálico e o fenol estão entre os vários intermediários cujo consumo se situa além do setor de corantes. 4.1.5.12 Alquilação Embora a alquilação de uma hidroxila seja usada ocasionalmente no terreno dos corantes, para reduzir a solubilidade de um derivado do fenol, sua mais ampla aplicação nesta indústria está na produção, junto com produtos oxigenados e alquilados, de corantes cuja coloração não se modifica quando ex- postos a álcalis ou a ácidos diluídos. Um exemplo marcante é a conversão da di-hidroxidibenzantrona ao verde jade de antraquinona de cuba (CI 59.825 verde de cuba I) pela alquilação como sulfato de dimetila ou com o éster metílico do ácido p-toluenossulfônico. A alquilação também é usada com as aminas. Os agentes empregados são muito diversificados; freqüentemente são satisfatórios um álcool, como o metanol, um haleto de alquila, um sulfato de dialquila ou o éster metílico do ácido p- toluenossulfônico. O equipamento usado muitas vezes precisa fornecer calor e exercer pressão, a fim de manter os reagentes no estado líquido desejado. Com autoclaves de pequeno porte, são convenien- tes, em muitos casos, camisas de aquecimento; nos de maior porte, as serpentinas de aquecimento in- terno propiciam maior superfície de aquecimento do que seria possível com uma camisa. Além do mais, é vantajoso que se tenha a corrosão concentrada sobre a serpentina, que é mais fácil de substituir que o casco, muito mais caro. A dimetilanilina é empregada extensamente na fabricação de diversos corantes de triarilmetano. É preparada segundo a seguinte reação: A anilina, com considerável excesso de metanol e um pouco de ácido sulfúrico, é aquecida numa auto- clave à cerca de 200°C, durante 5 ou 6 h, com a pressão elevando-se a 525-550 psi (36-37 atm). O produto pode ser testado mediante a adição de anidrido acético - a elevação de temperatura mostra que a monometilanilina ainda está presente. Quando o teor de monometilanilina é baixo ou nulo, o produto de alquilação pode ser descarregado sob a sua própria pressão, através de uma serpentina de arrefeci- mento, neutralizado e destilado a vácuo. 4.1.5.13 Reações de Condensação e de Adição (Friedel-Crafts) Estas conversões químicas são usadas na fabricação de um número muito grande de produtos quími- cos; a lista seguinte menciona apenas alguns poucos produtos fabricados em quantidades considerá- veis. Três dos intermediários relacionados constituem a base de alguns dos mais úteis corantes de cu- ba. O agente empregado nesta reação é usualmente um anidrido ácido, ou um cloreto ácido, catalisado pelo cloreto de alumínio. Exemplos típicos envolvem a fabricação do ácido p-clorobenzoilbenzóico e da β-cloroantraquinona, de acordo com as seguintes reações: Adição para dar ácido p-clorobenzoilbenzóico: Condensação, ou fechamento de anel, para dar a β-cloroantraquinona: 22 O equipamento e as condições típicas para efetuar estas reações e as de fechamento de anel estão es- quematizados na Fig. 9. Não se pode superestimar a importância industrial destas reações, associadas às de fechamento de anel, a fim de que sejam obtidos, a custo razoável, a antraquinona ou os derivados da antraquinona como a base de corantes de cuba rápidos para o algodão. O antraceno produzido pelas destilarias americanas de alcatrão não é barato. 4.1.6 Fabricação dos Corantes O pai da química orgânica dos corantes sintéticos é o químico inglês, pioneiro e importante, Sir Willi- am Henry Perkins. Não somente descobriu a primeira síntese prática do corante de anilina, o mauve, feito a partir da toluidina, contendo anilina, mediante oxidação, mas também organizou, com seu pai e seu irmão, uma companhia para fabricar corantes sintéticos, indo às tinturarias para mostrar como apli- car os seus produtos. Nos primeiros anos, de 1856 em diante, a indústria de corantes era o próprio Per- kins. Após 17 anos de sucesso, vendeu a indústria e retirou-se para levar uma vida dedicada à pesquisa. Atualmente, usam-se industrialmente mais de 1.000 corantes, dos quais 300 são fabricados em quanti- dades apreciáveis, como o negro direto 38, o negro mordente II, o azul de cuba 6, o verde de cuba 1, o verde de cuba 3, o verde de cuba 8 e o castanho de cuba 25. Alguns dos corantes mais importantes estão classificados a baixo, segundo o critério químico (ou pelo cromóforo), como nitro, nitroso e azo; inclui-se também a utilização de cada um. O nome usual adotado aqui é o nome comum, juntamente com o número e nome do CI, que indicam, respectivamente, a classe química e a classe de aplicação. Em relação à sua fabricação, os corantes classificam-se naturalmente quanto à sua natureza química. A apresentação seguinte é baseada nesta disposição, há muito tempo aceita. 4.1.6.1 Grupo Nitroso Cromóforo: -NO (ou =N-OH) Somente poucos membros desta classe são produzidos na América; por exemplo, o verde naftol B, CI 10.020, verde ácido I. É um corante ácido, usado em tingimento de lã e a pigmento, feito pela ação do ácido nitroso sobre o ácido 2-naftol 6-sulfônico, seguida pela conversão ao sal férrico e de sódio. 4.1.6.2 Grupo Nitro Cromóforo: -NO2 Diversos corantes nitro são feitos, como o amarelo naftol S, CI 10.316, amarelo ácido 1. Seu nome químico é 2,4-dinitro 1-naftol 7-sulfonato de sódio, e é fabricado pela sulfonação do o-naftol a ácido 1- naftol 2,7-dissulfônico ou a ácido 1-naftol 2,4,7-trissulfônico, seguida pela nitração, o que leva à subs- tituição de um ou dois grupos sulfônicos. 25 Durante anos, os sais metálicos, especialmente os de cromo e os de alumínio, foram usados para fabri- cação de lacas e também como mordentes, sendo o uso iniciado pelo neolin da Suíça. Todos os fabri- cantes de corantes têm uma linha de corantes metalizados. Estes corantes tingem a lã em banhos áci- dos, com excelente resistência a lavagem, ao uso e a luz. Exemplos: castanho oliva calcofixo G (castanho ácido 98), e laranja calcofixo YF (laranja ácido 69), feito pelo acoplamento dos nitrodiazofenóis com as fenilmetilpirazolonas. O corante metalizado é ob- tido pela salga do licor reacional, com sal comum em concentração até 25% da solução aquosa. 4.1.6.4 Corantes de Estilbeno Cromóforos: -N=N- e = C=C= Estes corantes são classificados, às vezes, no grupo azo, com o qual estão intimamente relacionados. Embora contenham um cromóforo azo, não são feitos por reações de diazotação e acoplamento. São corantes diretos do algodão, e o exemplo mais conhecido é o amarelo direto R, CI 40.000, amarelo direto II, feito pela ação do calor e da soda cáustica sobre o ácido p-nitrotolueno o-sulfônico (4 moles). 4.1.6.5 Corantes de Pirazolona Cromóforos: -N=N- e =C=C= Também são classificados, às vezes, entre o grupo azo, são corantes ácidos comumente usados na seda e na lã, e também nas lacas. O membro principal é a tartrazina, CI 19.140, amarelo ácido 23 e amare- lo para alimentos 4, feito a partir do ácido dioxitartarico e do ácido fenilidrazina p-sulfônico (2 moles). Sua fórmula é 26 4.1.6.6 Corantes de Cetoaminas Cromóforo: NH=C= Esta classe está tão perto da classe seguinte, dos corantes de triarilmetanas, que as duas são frequente- mente agrupadas nas triarilrnetanas. Os membros são a auramina, CI 41.000, amarelo básico 2, e o amarelo ao solvente 34, e seu homólogo. A auramina é fabricada a partir da dimetilanilina (2 moles) e do aldeído fórmico, de onde se obtém a 4,4-bis(dimetilamino)difenilmetano. Este intermediário, aque- cido com enxofre, cloreto de amônio e cloreto de sódio, a cerca de 200°C, numa corrente de NH3 leva à base de auramina, que é convertida ao cloreto: 4.1.6.7 Corantes de Triarilmetano Cromóforos: = C= N H e =C=N- A causa da cor, nesta classe cujo grupo químico característico é o complexo, não é apenas a presença de um simples cromóforo. São importantes as ligações conjugadas, a insaturação e a disposição qui- nóide; acredita-se que a cor seja devida à possibilidade de ressonância de toda a molécula (inclusive, em geral, os auxocromos amino). Os corantes são básicos, tingindo o algodão com um mordente de tanino, ou então são sulfonados, tornando-se corantes ácidos para lã e seda. Fornecem cores muito bonitas, mas, na maioria, pouco fixas à ação da luz. O verde malaquita, CI 42.000, verde básico 4, é o cloreto do p,p-tetrametildiaminotrifenilcarbinol, vendido usualmente como o complexo de cloreto de zinco. Sua fórmula é Este corante é feito pela condensação do benzaldeído e 2 moles de dimetilanilina, com a ajuda de calor e ácido clorídrico. Na reação, obtém-se o tetrametildiaminotrifenilmetano, a base leuco, que é então oxidada pelo peróxido de chumbo à base corada, cujo sal é o corante comercializado (ou o oxalato ou o cloreto duplo de zinco). Muitos corantes triarilmetano são feitos com a mesma seqüência de etapas. O violeta de metila, CI 42.535, violeta básico I, é um corante básico, para uma ampla variedade de usos, por exemplo, sobre 27 algodão, seda e papel, em tingimentos monocromáticos, em estamparia de chita e de seda, no tingi- mento da juta, da fibra de coco, da madeira, do linho, da palha e do couro, e na fabricação de tintas para marcar e para carimbar, de papel-carbono, de lápis copiadores e de lacas. O corante é o cloreto de pentametiltriaminotrifenilcarbinol. É feito pela oxidação da dimetilanilina (3 moles), com cloreto cú- prico em presença de fenol. Um grupo metila passa a formaldeído, que supre o átomo de carbono cen- tral. A função do fenol na reação é desconhecida. O violeta de metila tem a fórmula: 4.1.6.8 Corantes de Xanteno São corantes usualmente derivados do xanteno. São muito aparentados aos corantes de arilmetano, e pode-se considerar a ponte de oxigênio como ten- do sido feita pela eliminação de água de dois grupos hidroxila em orto. A presença de conjugação é característica de cromóforos, como =C=O e =C=N-. Um dos corantes é a eosina, CI 45.380, vermelho ácido 87, que é a tetrabromofluoresceína. A fluoresceína é feita pela condensação do ressorcinol (2 moles) e anidrido ftálico na presença de um agente desidratante, como o cloreto de zinco. A eosina é um corante ácido para lã e seda e também para o algodão, com um mordente de estanho ou de alume. Sua principal aplicação, contudo, é na fabricação de lacas e na preparação de tintas verme- lhas de escrever e de carimbar. 4.1.6.9 Corantes de Tiazol ou Primulina Estes corantes contêm o enxofre no anel: Os cromóforos são e também , mas o arranjo das duplas ligações conjugadas tem importância. Os corantes são principalmente corantes diretos, ou revelados, para o algodão, embora alguns sejam corantes reativos. O amarelo direto fixo, CI 19.555, amarelo direto 28, é um corante di- reto de excelentes propriedades; também é um corante reativo. É feito pela oxidação, a hipoclorito de sódio, do sal de sódio do ácido diidrotioparatoluidinossulfônico. 30 Todos estes corantes têm na o-aminoantraquinona um intermediário essencial, que, por oxidação e condensação, leva a eles. O azul indantreno GCO é um produto de cloração e, por isso, tem proprieda- des superiores de resistência. Os corantes de cuba a antraquinona, graças à resistência superior, especialmente sobre o algodão, são muito importantes. Gradualmente, estão superando os corantes de qualidade menos excelente; por e- xemplo, na Segunda Grande Guerra, a maior parte dos uniformes cáquis foi tingida a cuba e pratica- mente manteve-se inalterada à luz e à lavagem, em contraste com os uniformes da Primeira Grande Guerra, tingidos a corante de enxofre sobre algodão, fáceis de descorar. A referência apresenta os mai- ores detalhes já publicados sobre qualquer corante de cuba, inclusive um fluxograma esquemático, as exigências de materiais, os rendimentos, as reações, e detalhes de engenharia química para a produção do castanho de cuba a antraquinona I, CI 70.800, a partir da 1,4-diaminoantraquinona e da 1- cloroantraquinona, passando pela triantrimida. Fig. 9 - Fluxogramas esquemáticos da fabricação de corantes de cuba simples (muitas etapas foram omitidas). 4.1.6.15 Corantes Indigóides As observações que serviram de introdução a seção sobre os corantes de cuba são também pertinentes a esta classe química, exceto em que os membros desta nova classe são derivados do índigo ou do tio- índigo. Estes corantes se incluem no grupo dos corantes de cuba e são aplicados principalmente sobre o algo- dão. Uma grande quantidade de índigo é usada cada ano, boa parte da qual é importada. O anil era, a princípio, um corante natural cultivado, mas os químicos alemães conseguiram uma síntese econômi- ca. O índigo, CI 73.000, azul de cuba I, é um corante azul insolúvel em água, de boas propriedades, usado no algodão e no raiom, algumas vezes na seda. 31 A Fig. 10 dá um fluxograma esquemático da fabricação do índigo em várias etapas, a partir da anilina, que é o ponto inicial da industrialização moderna do produto intermediário, fenilglicina. As seguintes reações resumem as modificações químicas envolvidas neste fluxograma (ver a Fig. 7 e 10). Indoxil, usando amida de sódio: Indoxil, usando sódio metálico: Embora, na aparência, nem a amida de sódio nem o sódio metálico participem da reação, estes dois reagentes, junto com o NaOH e o KOH misturados, mantêm as condições de fluidez e anídricas indis- pensáveis para que o fechamento do anel por desidratação ocorra com bons rendimentos. O uso de sais de sódio e de potássio da fenilglicina misturados, bem como o de NaOH e de KOH também mistura- dos, provoca abaixamento do ponto de fusão, com temperaturas mais baixas e rendimentos mais altos. Fenilglicina pelo ácido cloroacético: Fenilglicina pelo formaldeido e cianeto de sódio: 32 Fig. 10 - Fluxograma esquemático da produção do anil sintético. 4.1.6.16 Corantes e Pigmentos de Ftalocianina A Fig. 11 apresenta a estrutura da ftalocianina de cobre. Este grupo contém um cromóforo de grande complexidade ou, mais provavelmente, um novo arranjo de cromóforos mais simples =C=N- e =C=C=. Neste caso, como em outros, é possível mostrar que a ressonância é a causa fundamental da cor. Na ftalocianina de cobre, quatro unidades de isoindol são ligadas por quatro átomos de nitrogênio e um de cobre, formando uma complicada estrutura em anel, que pode ser encarada como um tanto semelhante ao sistema de anéis básico na clorofila. O sistema de anéis e seus derivados têm uma notá- vel estabilidade frente à luz, à água, aos agentes químicos e até ao calor. Sublima, sem alteração, a 550°C. Graças a esta estabilidade, à insolubilidade em água, e à intensidade e à beleza das cores, as ftalocianinas são especialmente aplicáveis no setor de pigmentos e de tintas. Fig. 11 - Estrutura da ftalocianina de cobre. A ftalocianina de cobre é muito clorada e constitui o pigmento CI 74.260, pigmento verde 7. Tem cer- ca de 15 a 16 átomos de cloro por unidade de ftalocianina. Estes corantes são apenas azuis e verdes, mas cobrem a necessidade, há muito sentida, de pigmentos com as excelentes propriedades que possu- em para tintas de imprimir, tintas de pintura artística, tintas de recobrimento, lacas, esmaltes, têxteis, papel, linóleo e borracha pintados. A respectiva fabricação pode ser resumida de acordo com a seguinte equação: 35 4.2.2.2 Pigmentos Negros O único pigmento negro importante é o negro de carvão, que aparece em diversas tonalidades. O negro de fumo é usado ocasionalmente, quando se deseja ter a sua tonalidade peculiar. 4.2.2.3 Pigmentos Azuis O azul ultramarino é um complicado silicato de alumínio e sódio e sulfeto de alumínio e sódio feito sinteticamente. O ultramarino, com a composição do sulfeto, não deve ser usado sobre ferro ou mistu- rado a pigmentos de chumbo. Os azuis de ftalocianinas são especialmente úteis com as lacas a nitrocelulose em baixas concentra- ções, como pigmentos muito resistentes aos álcalis, aos ácidos e à modificação de coloração. Os azuis de ftalocianina são os pigmentos azuis mais importantes que se usam atualmente. Os diversos azuis de ferrocianeto são conhecidos como azul da Prússia, azul da China, azul Milori, azul de bronze, azul da Antuérpia e azul Turnbull. Em virtude de esses nomes terem perdido bastante das diferenças originais, prefere-se usar a denominação mais geral de azuis de ferro. Os azuis de ferro possuem um poder corante muito elevado e bom desempenho no tingimento; a relati- va transparência que possuem é uma vantagem na pintura de folhas e objetos de metal brilhante e na fabricação de grânulos coloridos para placas de asfalto. 4.2.2.4 Pigmentos Vermelhos Os pigmentos vermelhos incluem uma grande variedade de corantes orgânicos insolúveis, seja no esta- do puro, como toners, ou precipitados sobre bases inorgânicas, como lacas. Por exemplo, o vermelho da Toscana é um nome atribuído, às vezes, às combinações do pigmento de óxido vermelho de ferro com um pigmento vermelho orgânico, resistente à luz, usado quando são necessárias cores brilhantes para tintas exteriores. As quinacridonas são vermelhos, laranjas e violetas extremamente duráveis, com utilidade comparável à das ftalocianinas. 4.2.2.5 Pigmentos Amarelos Nas pinturas interiores usam-se amarelos orgânicos para evitar a possibilidade de um envenenamento infantil pelo chumbo ou pelo cromo. O amarelo de zinco, ou cromato, embora tenha um poder de colo- ração fraco, é usado em virtude do seu efeito inibidor de corrosão não só em tintas mistas, mas também como tinta base para o aço e o alumínio. 4.2.2.6 Pigmentos Verdes O pigmento verde mais importante é a ftalocianina verde. Um dos pigmentos verdes mais antigos é o oxido de cromo (Cr2O3). Tem muitas desvantagens, como o custo elevado e a falta de brilho e de opa- cidade. É feito pela calcinação do dicromato de sódio ou de potássio com o enxofre, num forno de re- verberação: O verde de Guignet (verde-esmeralda) é um óxido crômico hidratado [Cr2O(OH)4], que possui uma coloração verde muito mais brilhante que o óxido e tem também uma boa permanência, É preparado pelo aquecimento ao vermelho sombrio, durante várias horas, de uma mistura de dicromato de sódio e ácido bórico. Um verde de boa permanência para uso em tintas de guarnições externas pode ser obtido pela mistura íntima de uma ftalocianina de cobre com o cromato de zinco ou amarelo Hansa. O verde permanente mais brilhante existente, a ftalocianina de cobre clorada, é caro, mas é durável. Existem tipos dispersí- veis em água e massas para uso com tintas a látex. 4.2.2.7 Pigmentos Castanhos O aquecimento controlado e cuidadoso de diversas argilas naturais contendo ferro fornece os pigmen- tos castanhos conhecidos como siena queimada, umbra queimada e ocre queimado. Os hidróxidos de 36 ferro são mais ou menos convertidos a óxidos. As umbras contêm o óxido mangânico castanho, além dos óxidos de ferro. São todos pigmentos permanentes aconselháveis para madeira e ferro: as sienas, entretanto, estão sendo substituídas, como corantes, por óxidos sintéticos, que têm maior poder de co- rar e maior clareza. O castanho Van Dyke é um pigmento terroso natural, de composição indefinida, com óxido de ferro e matéria orgânica. 4.2.2.8 Toners Os toners são corantes orgânicos insolúveis que podem ser usados diretamente como pigmentos em virtude da durabilidade e do poder de coloração que apresentam. As lacas são o resultado da precipita- ção de corantes orgânicos, usualmente de origem sintética, sobre uma base inorgânica. São emprega- dos em muitas cores, Alguns exemplos típicos estão enunciados aqui. O vermelho-para é formado pela diazotação da p-nitroanilina e seu acoplamento com o β-naftol. O toner de toluidina, que é um pigmen- to melhor e mais caro, é feito pela diazotação do m-nitro p-toluidina e acoplamento com o β-naftol. O amarelo Hansa G (amarelo-limão) é fabricado pela diazotação do m-nitro p-toluidina e acoplamento com a acetoacetanilida. O amarelo Hansa 10 G (amarelo-primavera) é fabricado pelo acoplamento da ortocloroacetoanilida com a 4-cloro 2-nitroanilina diazotada. 5 Classificação Geral dos Corantes e Pigmentos Tendo em vista que corantes, pigmentos e branqueadores ópticos são compostos complexos, muitas vezes é impossível traduzi-los por uma fórmula química - alguns são misturas de vários compostos e outros não possuem estrutura química definida. Por esse motivo, a nomenclatura química usual rara- mente é usada, preferindo-se utilizar os nomes comerciais. Para identificar os mesmos corantes, comercializados com diferentes nomes, utiliza-se o Colour Index (CI), publicação da American Association of Textile Chemists and Colorists e da British Society of Dyers and Colorists, que contém uma lista organizada de nomes e números para designar os diversos tipos. Exemplo: Tipo de Corante: Disperso Antraquinona Nome Sistemático: 1-(2-Hidroxietilamino)-4-metilaminoantraquinoma Nome Comum: Fast Blue FFR Nomes Comerciais: Altocyl Brilliant-Blue B Artisil Direct Blue BSQ Calcosyn Sapphire Blue R Cibacete Brilliant Blue BG CI Nome: Disperse Blue 3 CI Número: 61505 Os números de Colour Index são atribuídos quando a estrutura química é definida e conhecida. 5.1 Classificação segundo as Classes Químicas Os corantes e pigmentos podem ser classificados de acordo com as classes químicas a que pertencem e com as aplicações a que se destinam. Pelo Colour Index, os corantes e pigmentos podem ser classifica- dos em 26 tipos, segundo os critérios das classes químicas, e em 20 tipos, além de algumas subdivi- sões, do ponto de vista das aplicações. Na Nomenclatura Comum do MERCOSUL (NCM), estão clas- sificados nas posições 3204; 3205; 3206 e 3207. 37 Classe Classificação por aplicação Acridina Básicos, pigmentos orgânicos Aminocetona À tina, mordentes Antraquinona Ácidos, mordentes, à tina, dispersos, azóicos, básicos, diretos, reativos, pigmentos orgânicos Ao enxofre Enxofre, à cuba Azina Ácidos, básicos, solventes, pigmentos orgânicos Azo Ácidos, diretos, dispersos, básicos, mordentes, reativos Azóico Básicos, naftóis Bases de oxidação Corantes especiais para tingimento de pelo, pelegos, cabelos Difenilmetano Ácidos, básicos, mordentes Estilbeno Diretos, reativos, branqueadores ópticos Ftalocianina Pigmentos orgânicos, ácidos, diretos, azóicos, à cuba, reativos, solventes Indamina e Indofenol Básicos, solventes Indigóide À tina, pigmentos orgânicos Metina e Polimetina Básicos, dispersos Nitro Ácidos, dispersos, mordentes Nitroso Ácidos, dispersos, mordentes Oxazina Básicos, mordentes, pigmentos orgânicos Quinolina Ácidos, básicos Tiazina Básicos, mordentes Tiazol Branqueadores ópticos, básicos, diretos Triarilmetano Ácidos, básicos, mordentes Xanteno Ácidos, básicos, mordentes, branqueadores ópticos, solventes Tabela 2 - Classificação segundo as classes químicas Classe Principais campos de aplicação Branqueadores ópticos Detergentes, fibras naturais, fibras artificiais, fibras sintéticas, óleos, plásti- cos, sabões, tintas e papel Corantes À Cuba Sulfurados Fibras naturais e fibras artificiais À Tina Fibras naturais Ácidos Alimentos, couro, fibras naturais, fibras sintéticas, lã e papel Ao Enxofre Fibras naturais Azóicos Fibras naturais, fibras sintéticas Básicos Couro, fibras sintéticas, lã, madeira e papel Diretos Couro, fibras naturais, fibras artificiais e papel Dispersos Fibras artificiais e fibras sintéticas Mordentes Alumínio anodizado, lã, fibras naturais e fibras sintéticas Reativos Couro, fibras naturais, fibras artificiais e papel Solventes Ceras, cosméticos, gasolina, madeira, plásticos, solventes orgânicos, tintas de escrever e vernizes Pigmentos Orgânicos Tintas gráficas, tintas e vernizes, estamparia têxtil, plásticos Pigmentos Inorgânicos Tintas gráficas, tintas e vernizes, estamparia têxtil, plásticos Tabela 3 - Classificação segundo a utilização por substrato 40 5.2.6 Balança Comercial 6 Conclusão Em vista dos fatos constatados por nós ao longo da pesquisa desse trabalho, concluímos que a indústria de processos químicos aplicados a produção de Corantes e Pigmentos é uma atividade industrial ex- tremamente especializada, sendo um campo vasto de pesquisa, com diversas aplicações nas mais vari- adas atividades humano industrial e no dia-a-dia da sociedade de consumo. Pode-se perceber a importância e o impacto dos produtos da Indústria de Corantes e Pigmentos, em função da sua evolução, desde o processo de moagem, cuminação, pré e pós-processamento de agentes primários (pigmentos básicos, cromóforos e auxocromos) até a produção elaborada de agentes inter- mediários, desde os primórdios da humanidade, com o uso dos pigmentos mais simples de que os ho- mens dispunham na época, sendo muitas vezes o resultado da busca acidental de tinturas com as quais pudesse registrar, ainda que de forma tosca, a história de nossos ancestrais na parede de cavernas, até o advento das primeiras civilizações humanas, dentre as quais destacamos egípcios, gregos, babilônicos, hindus, chineses, que criaram os primeiros corantes através da manipulação dos primeiros pigmentos descobertos, originados na maioria das vezes em vegetais (extraídos dos seus frutos, folhagens, flores ou caules) ou de animais (pigmentos da hemoglobina e similares, melanina, luciferina, etc.) ou ainda de minerais (extraídos dos hidrocarbonetos minerais, tais como o carvão, o xisto e o petróleo, no caso dos orgânicos, ou processada por reações de sais, ácidos, hidróxidos e óxidos, no caso dos inorgâni- cos). Verificamos ainda que a evolução dos processos químicos em geral, levou a especialização de indús- trias e aplicações correlatas e dependentes da Indústria de Corantes e Pigmentos, tais como a de Ali- mentícios, a de Cosméticos, a de Perfumaria, a de Fibras Têxteis e a de Tinturas e Recobrimentos. Por fim, percebemos que a indústria de intermediários nas sínteses artificiais de corantes e pigmentos ad- quiriram relevância, até por ser uma indústria essencial também à produção de armamentos e de de- mais derivados do petróleo para aplicações comerciais. Concluímos então, ser a Indústria de Corantes e Pigmentos uma das mais importantes atividades industriais de processamento químico da história da humanidade, tanto pela sua antiguidade quanto pelo impacto provocado nas demais atividades huma- nas de que temos conhecimento. 41 7 Bibliografia 7.1 Referências Bibliográficas Selecionadas2 1. 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Zollinger, H.: Azo and Diazo Chemistry: Aliphatic and Aromatic Compounds, Interscience, 1961. 7.2 Referências Bibliográficas na Internet 1. http://pt.wikipedia.org/wiki/Cor - COR 2. http://pt.wikipedia.org/wiki/Corante - CORANTE 3. http://pt.wikipedia.org/wiki/Corante_alimentar - CORANTES ALIMENTARES 4. http://pt.wikipedia.org/wiki/Crom%C3%B3foro - CROMÓFOROS 5. http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_E - NÚMERO E 6. http://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_aditivos_alimentares - LISTA DE ADITIVOS ALIMENTARES 7. http://pt.wikipedia.org/wiki/Pigmentos - PIGMENTOS 8. http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/dye/corantes.html - CORANTES - A QUÍMICA NAS CORES 9. http://www.abiquim.org.br/corantes/cor.asp - CORANTES E PIGMENTOS (SITE DA ABIQUIM) 7.3 Sites de Fabricantes de Corantes (Brasil e Exterior) 1. http://www.chimical.com.br/ - CHIMICAL CORANTES S.A. 2. http://www.bann.com/ - BANN QUÍMICA LTDA. 3. http://www.basf.com.br/ - BASF S.A. - THE CHEMICAL COMPANY 4. http://www.brancotex.com.br/ - BRANCOTEX INDÚSTRIAS QUÍMICAS LTDA. 5. http://www.pigments.clariant.com/ - CLARIANT S.A. - DIVISÃO PIGMENTOS 6. http://www2.dupont.com/Brazil_Country_Site/pt_BR/ - DU PONT DO BRASIL S.A. 7. http://www2.dystar.com/ - DYSTAR INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE PRODUTOS QUÍMICOS LTDA. 8. http://www.lanxess.com.br/products-solutions-brazil/ - LANXESS DO BRASIL S.A. 9. http://www.millennium-al.com.br/ - MILLENNIUM INORGANIC CHEMICALS DO BRASIL SA