Alogenuri alchilici: usi, DDT, CFC

Gli alogenuri alchilici sono composti organici aventi formula R-X dove R è un gruppo alchilico e X è un alogeno. Tenendo conto che un alcano ha formula generale C_nH_2n+2 e che negli alogenuri alchilici un alogeno si trova al posto di un idrogeno la formula generale di un alogenuro alchilico è C_nH_2n+1X. Gli alogenuri alchilici detti anche aloalcani, sottoinsieme della classe degli idrocarburi alogenati,  possono contenere anche più di un alogeno.

Usi degli alogenuri alchilici

Essi sono usati sia nell’industria che nell’agricoltura nei campi più svariati come, ad esempio, in qualità di solventi, ritardanti di fiamma, agenti estinguenti, refrigeranti, propellenti, prodotti farmaceutici, fungicidi ed erbicidi.

Attualmente, più di 15,000 composti organici alogenati sono prodotti per scopi industriali e utilizzati come materia prima per la produzione di:

• PVC
• industriali lubrificanti
• pesticidi
• erbicidi
• insetticidi
• solventi

Diclorometano

Il diclorometano CH₂Cl₂, il triclorometano CHCl₃ e il tricloroetilene Cl₂C=CHCl sono usati come solventi. Un tempo anche il tetraclorometano CCl₄ era usato come sgrassante e come solvente anche per usi domestici per la pulitura a secco ma a causa della sua tossicità e per i suoi effetti cancerogeni è stato completamente eliminato per tali scopi.

Per le sue capacità solventi il diclorometano è utilizzato per ottenere il caffè decaffeinato; la caffeina infatti a contatto con questo aloalcano è solubilizzata e successivamente estratta.

L’utilizzo degli alogenuri alchilici in qualità di solventi è stato, tuttavia,  notevolmente limitato per la loro tossicità e per il loro impatto ambientale.

Triclorometano

In qualità di anestetico il triclorometano CHCl₃  più noto con il nome di cloroformio fu usato già dal 1840 per indurre un’anestesia generale aprendo così nuove frontiere alla chirurgia.

Il cloroformio cadde presto in disuso una volta noti i suoi effetti tossici indesiderati e appurata la sua tendenza a provocare delle aritmie cardiache fatali.

Tuttora usato quale anestetico, unitamente al protossido di azoto, è il 2-bromo-2-cloro-1,1,1-trifluoroetano noto con il nome di alotano. L’ utilizzo di tale anestetico, nonostante la sua tossicità è dovuto al fatto che non è infiammabile, non è irritante per le mucose e, a causa del suo elevato potere depressore se ne può usare in minima quantità.

Il cloroetano CH₃CH₂Cl è usato in campo odontoiatrico come anestetico locale.

Gli alogenuri alchilici hanno contribuito alla salute umana attraverso il loro impiego come insetticidi. Fin dall’antichità, infatti, molte persone sono morte di fame e malattie causate da zanzare, pulci, pidocchi e altri parassiti. La “peste nera” del Medioevo che spazzò via quasi un terzo della popolazione europea attraverso l’infezione dalla peste bubbonica era trasmessa attraverso la puntura delle pulci dei ratti o tramite il morso dei ratti stessi o di altri roditori.

DDT

La lotta dell’uomo nei confronti di tali parassiti ebbe una svolta nel 1939 quando fu scoperta l’azione insetticida del DDT, acronimo di Dicloro-Difenil-Tricloroetano. Questo idrocarburo alogenato aromatico  ha un’ azione di contrasto nei confronti della malaria parassitosi provocata da protozoi che ha infettato l’umanità per oltre 50,000 anni.

Gli Stati Uniti dal 1942 lo utilizzarono per difendere le truppe dalle malattie tropicali trasmesse dagli insetti e i risultati furono  incoraggianti.

In Italia fu dapprima utilizzato a Napoli contro i pidocchi e successivamente nella zona di Latina (all’epoca Littoria) dove era presente la malaria. Nel 1955 l’Organizzazione Mondiale della Sanità lanciò una campagna per eradicare la malaria in dieci anni e decine di migliaia di tonnellate di DDT furono usate contro la zanzara Anofele che costituisce il vettore preferito da parassiti e batteri per la loro diffusione.

Nei paesi sviluppati e in molte aree dell’Asia e dell’America Latina si debellò la malaria. Tuttavia l’OMS ha stimato che nei suoi primi otto anni di applicazione l’insetticida abbia evitato non meno di 100 milioni di casi di malaria e 5 milioni di morti.

Applicato a superfici il DDT conserva per molto tempo tossicità nei confronti degli insetti che ne vengono a contatto; ha un’azione persistente  a causa della sua insolubilità in acqua, alla bassa tensione di vapore e alla resistenza alla luce e all’ossidazione. Fin dal suo esordio, tuttavia il DDT suscitò perplessità nella comunità scientifica in quanto si temeva l’ uso massiccio di una sostanza di cui non si conoscevano gli effetti nel lungo periodo.

Per i rischi a cui si espone l’uomo nell’utilizzo dell’insetticida, esso fu vietato per uso agricolo negli USA nel 1972. L’Italia nel 1978  bandì l’uso del DDT che, tuttavia,  è ancora usato nei luoghi in cui le malattie trasmesse dagli insetti minacciano la vita umana.

CFC

Gli  alogenuri alchilici hanno avuto un largo utilizzo nell’industria frigorifera; essi vengono indicati con la sigla CFC acronimo di fluoroclorocarburi.

Nel 1930 l’americano Thomas Midgley sintetizzò questi composti che costituirono un vero successo industriale.  Essi, infatti,  per le loro caratteristiche  furono utilizzati nei cicli frigoriferi a compressione. Dopo la seconda guerra mondiale, il capostipite della famiglia, il CFC-12, la cui formula è CCl₂F₂ ( diclorodifluorometano) fu utilizzato in modo massiccio per le sue caratteristiche.

Il freon è un composto che ha un solo atomo di carbonio ed è ottenuto tramite alogenazione del metano.

La sostituzione di un atomo di idrogeno con il fluoro porta ad un aumento di densità, mentre la sostituzione di un atomo di idrogeno con un atomo di cloro porta ad un aumento del calore latente di evaporazione e una riduzione della temperatura di ebollizione del fluido.

Per tale motivo i vari tipi di freon costituiscono i fluidi refrigeranti ideali per i cicli frigoriferi a compressione. Presentano inoltre  sicurezza nel loro utilizzo e  stabilità nei confronti di molti agenti chimici. I CFC sono quindi stati utilizzati come liquidi refrigeranti oltre che come solventi nell’industria elettronica, come propellenti negli aerosol e come espandenti negli imballaggi di polistirene.

Buco dell’ozono

L’utilizzo di tale classe di composti, tuttavia si è drasticamente ridotta a causa della loro implicazione nell’assottigliamento dello strato di ozono che si trova nell’ozonosfera. I CFC sono tra le sostanze definite ODS ( acronimo di Ozone Depleting Substances). Gli ODS sono generalmente molto stabili nella troposfera e si degradano per l’intensa azione della luce ultravioletta nella stratosfera. In essa  rilasciano atomi di cloro che danneggiano l’ozono che si trasforma in ossigeno secondo la reazione:

2 O₃ → 3 O₂

L’ozono è un gas che funge da filtro per le radiazioni ultraviolette: per il suo assottigliamento le radiazioni ultraviolette, non più schermate, raggiungono la Terra. Esse risultano dannose per la pelle ( si possono verificare casi di melanoma e di altri tumori) e per gli occhi.