Azocompost
| Substància química | classe estructural d'entitats químiques  |
|---|---|
| Estructura química | |
 | |
Un azocompost, compost azo, o simplement azo, és un compost químic orgànic que porta el grup funcional azo i que té una fórmula molecular , en el qual els grups substituents i poden ser grups aril o alquil. Són emprats com a colorants.
Història
El químic i industrial alemany Johann Peter Griess (1829–1888) descobrí els composts azo el 1858 quan descobrí la reacció de diazotació. Després preparà molts colorants, un d'ells el 4-aminoazobenzè, que es convertí en el primer colorant azo comercial, fabricat a Anglaterra l'any 1863 i comercialitzat amb el nom de groc d'anilina; la seva constitució era desconeguda en aquell moment, però l'establiren l'alemany Carl Alexander von Martius (1838–1920) i Griess el 1866. Aquest colorant tenia propietats pobres, però encara s'empra un altre colorant descobert per Martius i fabricat el mateix any amb el nom de Manchester Brown i posteriorment anomenat Bismarck brown Y. Posteriorment, s'anaren perfeccionant els mètodes d'obtenció i se'n sintetitzaren d'altres.[1]
Nomenclatura
El grup funcional o característic s'anomena grup azo. El mot «azo» prové del francès azote, 'nitrogen', mot químic creat en 1787 sobre el grec zōḗ 'vida' amb el prefix privatiu a-, per tractar-se, el nitrogen, d'un gas no apte per a la vida animal.[2]
S'anomenen com a derivats del diazè (diimida) , on els dos hidrògens estan substituïts per grups hidrocarbil. Exemples són dimetildiazè (tradicionalment azometà) , difenildiazè (tradicionalment azobenzè) .[3] Els derivats més estables contenen dos grups aril.[4]
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{-}\mathrm {N} {=}\mathrm {N} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/b7801fa18698634cb8f384d79a98601550797b47)
![{\displaystyle {\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{-}\mathrm {N} {=}\mathrm {N} {-}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/570d07b3c2c95237eba7ed3d36c7a3bdab956b70)
Estructura
Tots els azocomposts presenten dos isòmers geomètrics cis/trans o E/Z en funció de la posició que adoptin els dos grups substituents respecte al doble enllaç . Si els grups substituents estan situats en posicions oposades, hom té l'isòmer E; i si es troben a la mateixa part, l'isòmer Z. La barrera energètica entre ambdós isòmers és de poca energia i potser superada amb fotons de llum ultraviolada o de llum visible.
Propietats
Els azocomposts no tenen propietats bàsiques apreciables. Els azocomposts aromàtics són substàncies estables, molt acolorides, que s'han emprat molt com a colorants econòmics al llarg de més d'un segle. El difenildiazè, de color taronja brillant, és un dels azocomposts aromàtics més típics. És molt estable tèrmicament i no mostra cap tendència a perdre nitrogen en escalfar-lo. És bastant estable front a l'oxidació, però els peràcids l'oxiden a azoxibencè. Pot reduir-se a hidrazobencè fent servir zinc amb un àlcali. La reducció amb hidrogen i pal·ladi produeix la ruptura de l'enllaç entre els nitrògens i es forma anilina. El difenilbenzè té normalment la configuració trans; la radiació ultraviolada el converteix en Z-difenildiazè, de major contingut energètic. Aquest isòmer pot ser aïllat, però s'isomeritza ràpidament a l'isòmer E, el més estable.[5]
Els azocomposts alifàtics, com ara el dietildiazè , es descomponen en escalfar-los, formant-se nitrogen i dos radicals. Si la reacció té lloc en dissolució els dos radicals tenen tendència a unir-se i formar dímers.[5]
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {N} {=}\mathrm {N} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/38d961036a08fd1976c8eb056112ec873e405b67)
Color
El grup azo és un cromòfor, això és una agrupació d'àtoms que confereix color a la molècula que el conté.[6] Les substàncies acolorides absorbeixen llum visible de l'espectre electromagnètic (longituds d'ona entre 380 nm i 750 nm). El color que mostren és el color complementari del qual absorbeix, ja que aquest es resta de la llum reflectida o transmesa. Les substàncies que no absorbeixen llum visible són blanques o incolores, i les que absorbeixen totes les longituds d'ona són negres. L'absorció de radiació és perquè els electrons dels enllaços passen a un estat electrònic superior per l'acció d'un fotó i retornen a l'estat fonamental per emissió de calor. En molècules amb diversos dobles enllaços conjugats, les diferències entre nivells d'energia s'escurcen, i l'energia corresponent a la llum visible és suficient per promoure transicions electròniques permeses entre orbitals moleculars π. Com més gran és el nombre de dobles enllaços conjugats, més gran és la longitud d'ona de la llum absorbida, i més gran la intensitat de la banda d'absorció. Per aquesta raó els colorants azoics duen el grup azo enllaçats a anells aromàtics, quedant tots els àtoms en el mateix pla formant una estructura amb electrons π deslocalitzats entre tots els àtoms. [7]
La presència a la molècula de grups amb parells d'electrons no compartits (-NH2; -OH; -NO2; -COOR, entre d'altres) modifica el color i la intensitat de l'absorció característiques d'un grup cromòfor. Aquests grups, que per ells mateixos no confereixen color, reben el nom d'auxocròmics. Els grups auxocròmics quan són donadors d'electrons (-OH, -OMe, -NH2, NHR; NR2) intensifiquen l'absorció de llum i desplacen el màxim de l'espectre a majors longituds d'ona (fotons de menor energia), això canvien el color a tons blavosos i verds. Reben el nom de batocròmics. Els grups que atrauen electrons (-NO2; -COOR) desplacen l'absorció a longituds d'ona més curtes i el color a tons grocs i ataronjats i s'anomenen hipsocròmics. El color sempre apareix a conseqüència de l'acció conjunta de dues agrupacions atòmiques diferents el cromòfor i l'auxocrom, si bé el cromòfor és la causa immediata del color.[7]
Síntesi
La síntesi dels composts azo té lloc en dues etapes. La primera correspon a la reacció de diazotació d'una amina aromàtica amb nitrit de sodi i àcid clorhídric que genera in situ l'àcid nitrós, el responsable de la diazotació, això és, la formació d'una sal de diazoni.[8]
En la segona etapa, la sal de diazoni formada s'acobla, a baixa temperatura, amb un compost aromàtic, un fenol o una amina i s'obté el compost azo.[8]
-
-
-
-
-
Calcon -
Sudan III
Aplicacions
Laboratoris
Pel fet de ser composts acolorits, els azocomposts han trobat aplicacions en el camp dels colorants. Algun d'ells s'empren com a indicadors de pH en volumetries àcid-base, ja que canvien de color en funció del pH, per exemple el taronja de metil, el vermell de metil o el groc d'alitzarina; altres com indicadors de volumetries de complexació, coma ara el negre d'eriocrom T o el calcon; alguns s'empren en la tinció de mostres biològiques per poder observar diferents parts en diferents colors segons l'afinitat del colorant per un tipus de composts, com els diferents sudans (I, II, III, IV, groc i negre).
-
Tartrazina, E-102 -
Groc 2G, E-110 -
Ponceau 4R, E-124 -
E-129
.svg?lang=ca)
Indústria alimentària
Diferents azocomposts es fan servir com a colorants alimentaris entre el color groc i el vermell. La Unió Europea té aprovats els additius: de color groc E-102 o tartrazina i E-104 o groc de quinoleïna; de color taronja E-110 o groc ataronjat RGL; i vermells E-122 o azorubina, E-124 o ponceau 4R i E-129 o vermell 17.
Indústria tèxtil
La majoria dels articles tèxtils i de cuir estan tractats amb tints i pigments derivats dels azo. Els tints azo derivats de la benzidina són carcinògens.[9]
Referències
- ↑ Allen, R. L. M.. The chemistry of azo dyes (en anglès). Boston, MA: Springer US, 1971, p. 21–36. DOI 10.1007/978-1-4615-6663-2_3. ISBN 978-1-4615-6665-6.
- ↑ «azot». Gran Diccionari de la llengua catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2a ed. ("The Gold Book") (1997). Versió corregida en línia: (2009) "azo compounds" (en anglès).
- ↑ Unió Internacional de Química Pura i Aplicada. Comissió de Nomenclatura de Química Orgànica. Guia de la IUPAC per a la nomenclatura de compostos orgànics : recomanacions del 1993 (incloent-hi les revisions, tant publicades com no publicades fins ara, de l'edició del 1979 de la Nomenclature of organic chemistry), febrer del 2017. ISBN 978-84-9965-333-4.
- ↑ 5,0 5,1 Allinger, N.L.. Química orgánica. 2. ed. Barcelona: Editorial Reverté, 1984. ISBN 84-291-7015-4.
- ↑ «cromòfor». Gran Diccionari de la llengua catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ 7,0 7,1 «Química Orgánica Industrial». [Consulta: 31 març 2022].
- ↑ 8,0 8,1 Caselles Pomares, María José. Química aplicada a la ingeniería.. Madrid: UNED - Universidad Nacional de Educación a Distancia, 2015. ISBN 978-84-362-7031-0.
- ↑ Golka K, Kopps S, Myslak ZW «Carcinogenicity of azo colorants: influence of solubility and bioavailability». Toxicology Letters, 151, 1, juny 2004, pàg. 203–10. DOI: 10.1016/j.toxlet.2003.11.016. PMID: 15177655. Review.
