حلال‌ها یک املاح را برای ایجاد محلول حل می‌کنند و در محیط‌های صنعتی و خانگی عملکردهای مختلفی دارند.این مواد شیمیایی به دو گروه حلال آلی و حلال معدنی تقسیم می‌شوند. در این مقاله قصد داریم تا حلال های آلی را بررسی کنیم.
فهرست
حلال های آلی چیست؟
حلال ها آلی، حلال های شیمیایی هستند که در ساختار خود خود حاوی کربن و اکسیژن هستند. این مواد شیمیایی در دمای اتاق مايع‌اند و در شرايط جوی استاندارد، قادر به حل دامنه وسيعی از مواد بخصوص تركيبات آلی هستند. حلال های آلی عموما به شدت فرارند.
این ترکیبات آلی بیشتر برای پاک کردن سطوح در صنعت و حتی مصارف خانگی استفاده می شوند (مثل پاک کردن گریس و روغن‌های صنعتی). علاوه بر آن برای تولید مواد شوینده، عطرها، چسب، رقیق کننده‌های رنگ، عوامل تمیز کننده خشک (تتراکلرواتیلن، تولوئن) و اتانول استفاده می‌شوند.
انواع حلال های آلی
حلال های آلی به سه دسته تقسیم می شوند
-
حل کننده های هیدروکربنی
حلال های آلی هیدروکربی به دو دسته آلیفاتیک و آروماتیکی (بنزن، تولوئن، زایلن و …) تقسیم می‌شوند. این ترکیبات را عموما از نفت خام استخراج می‌کنند، در برخی موارد ترکیبی از مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آلیفاتیک ها
ترکیبات آلیفاتیک به مواد شیمیایی اطلاق می‌شود که در ساختار خود حلقه‌های آروماتیک ندارند. همانند:
-
آلکان‌ها:
آلکان‌ها گروهی از هیدروکربن‌های آلیفاتیک هستند که در آنها هر اتم کربن با ۴ پیوند کووالانسی به ۴ اتم هیدروژن یا کربن (پیوند یگانه) می‌چسبد. فرمول کلی آلکان‌ها CnH2n+2 است
-
آلکن‌ها:
آلکن ها گروهی از هیدروکربن‌ها هستند که یک پیوند دوگانه کربن – کربن (C=C) دارند. فرمول کلی آنها CnH2n می‌باشد. این مواد آلی می‌توانند هیدروژن بگیرند و سیر شوند.
ترکیبات آروماتیکی
در مقابل ترکیبات آروماتیکی، مواد شیمیایی هستند که در ساختار خود حلقه‌های آروماتیکی دارند. این ترکیبات دامنه گسترده‌ای دارند. از جمله:
-
سیکلو هگزانون
سیکلو هگزانون یک حلال مایع روغنی بی رنگ است. البته گاهی متمایل به زرد هم دیده شده است. به عنوان Solvent برای تولید علف کش‌ها، سلولز، رزین‌های طبیعی، واکس‌ها و غیره کاربرد دارد.
-
بنزن
بنزن ساده ترین نوع ترکیبات آروماتیک است. این ماده شیمیای متعلق به خانواده هیدروکربن‌هاست که با ۶ اتم کربن و ۶ اتم هیدروژن یک آرایش حلقوی را به وجود می‌آورد. این حلقه، حلقه بنزن نامیده می‌شود. متاسفانه بنزن یک ماده سرطان زاست و اثرات مضری بر بدن انسان می‌گذارد. اما به خاطر ساختار مولکولی خاصی که دارد، در صنعت استفاده‌های مختلفی از آن می‌شود. به عنوان مثال از بنزن برای پاک کردن گریس و چربی از روی سطوح مختلف، تولید لاستیک و تایر، صنعت چاپ و ساخت رنگ، تولید رزین، چسپ، نایلون، استایرن و در ترکیب حلال های صنعتی استفاده می‌شود.
-
حل کننده های هالوژنی
به مواد شیمیایی که در ساختار خود عنصری از گروه هالوژن‌ها ( کلر، برم و …) داشته باشد، هالوژنی گفته می‌شود. این ترکیب با آب مخلوط نمی‌شود. اما با بسیاری از حلال‌های آلی مخلوط می‌گردد. متیلن کلراید یکی از ترکیبات هالوژنی است.
متیلن کلراید
متیلن کلراید یا دی‌کلرومتان، یک هیدرو کربن مایع شفاف کلردار است. متیلن کلراید یک ماده فرار، بی رنگ، سمی و یکی از اعضای خانواده حلال‌های هالوژنی است. متیلن کلراید یا DCM ، از جمله حلال‌های قوی می‌باشدکه ساختار شیمیایی بسیار ساده‌ای دارد. در واقع یکی از ساده‌ترین هیدروکربن‌های کلر دار است. این ماده از جایگزین شدن دو اتم کلر به جای اتم هیدروژن بر روی مولکول متان بدست می‌آید.
متیلن کلراید، قابلیت بالایی که در حل کردن گریس و چربی‌ها دارد. از این رو به صورت گسترده برای پاک کردن آلودگی ها از سطح تجهیزات هواپیما، ریل قطار، تجهیزات خودرو و … استفاده می‌شود. برای این کار، بخار متیلن کلراید را با فشار روی سطح مورد نظر اعمال می‌کنند. علاوه بر مصارف پاک کنندگی از متیلن کلراید در ساخت رنگ، پلاستیک، فیلم عکاسی و جوهر چاپ هم استفاده می‌شود.
-
حلال‌های غیرآلی
در مقابل حلال آلی، حلال های شیمیایی که هم کربن و هم هیدروژن ندارند ترکیبات غیرآلی هستند. اغلب به عنوان حلال‌های غیرآبی غیرآلی نامیده می‌شوند. این حلال‌ها با توجه به ساختار خود به دو گروه تقسیم می شوند:
- حلال های قطبی: یا Polar Solvent گشتاورهای دوقطبی زیادی دارند. پیوندهای بین اتم‌ها، الکترونگاتیوی بسیار متفاوتی دارد. اما مقدار آنها قابل اندازه‌گیری است.در واقع حلال‌های قطبی مولکول‌های دوقطبی قوی هستند که از طریق پیوند هیدروژنی نیز با دیگر مواد برهمکنش دارند. از جمله حلال های قطبی می توان به الکل، آب، کتون های قند و سایر ترکیبات گروه‌های -OH اشاره کرد.
- حلال های غیرقطبی: حلال‌های غیرقطبی خاصیت دوقطبی ندارند یا مقدار آن خیلی کم است. این مواد شیمیایی نمی‌توانند به‌طور مستقل دوقطبی تشکیل دهند. اما می‌توانند از بر همکنش‌های دوقطبی- دوقطبی برای حل املاح مناسب استفاده کنند. املاح یونی و قطبی در حلال‌های غیرقطبی حلالیت کمی دارند یا اصلا حل نمی‌شوند. حلال‌های غیرقطبی دارای ثابت دی الکتریک بین 1 تا 20 هستند. نقطه جوش این حلال‌ها پایینی است. همچنین عموما فرار هستند.
حلال های غیر آلی برای تعیین واکنش‌هایی که نیاز به یک محیط منحصر به فرد دارند و در شرایط عادی رخ نمی‌دهند، مفید هستند. آمونیاک مایع، دی اکسید گوگرد مایع، کلرید سولفوریل، کلرید فسفوریل، تتروکسید دی نیتروژن چند نمونه از حلال‌های غیرآلی پرکاربرد هستند.
از حلال های آلی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- متانول(خواصی شبیه به آب)
- اتانول
- استون
- اتیل استات
- اتوکسی اتان
- بنزن
- بوتانول
- پروپانول
- پروپانون
- اتیل استات
- سیکلو هگزان
- کربن تتراکلراید
- دی متیل فرم آمید (DFM)
- دی متیل سولفوکسید (DMSO)
- تتراهیدروفوران(THF)
- هگزا متیل فسفر آمید(HMP)
- دی کلرومتان
- نیترومتان
- سولفولان
- استونیتریل
- کلروفوم
- زایلین
- و…
نکته: حلال‌های آلی نسبت به حلال‌های غیر آلی یا معدنی قطبیت کمتری دارند. در نتیجه مواد غیر قطبی را بهتر در خود حل می‌کنند.
کاربرد حلال های آلی
همانطور که گفتیم حلال های آلی به خاطر ترکیبات و ساختارشان، به شدت سمی هستند و بر سلامت انسان ثر منفی می گذراند. علاوه بر آن این مواد به شدت اشتعال زا بوده و عدم رعایت نکات ایمنی ممکن است فاجعه آمیز باشد. با این وجود، این مواد به عنوان مهمترین حلال های مورد استفاده از صنعت، بسیار پر کاربرد هستند. از جمله کاربرد حلال آلی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- به عنوان پاک کننده انواع چربی صنعتی از روی سطوح مختلف
- پاک کننده گریس
- به عنوان رقیق کننده در تولید انواع لاک و الکل‌ها
- تمیز کردن ظروف آزمایشگاهی
- خشک کردن (به عنوان مثال تتراکلرواتیلن)
- به عنوان مواد رقیق کننده رنگ (مانند تولوئن، سقز)
- به عنوان پاک کننده های لاک ناخن و حلال های چسب (استون ، استات متیل ، استات اتیل)
- در محلول های پاک کننده (به عنوان مثال هگزان، بنزن، اتر)
- در مواد شوینده (مرکبات ترپن)
- در عطرها (اتانول)
- در صنایع شیمیایی مانند سنتزهای شیمیایی
- تولید محصولات دارویی
- نفت و گاز
- فرآیندهای تصفیه
حلال آبی
حلال معدنی یا حلال آبی، حلال های غیر آلی هستند که در ساختار خود کربن ندارند. آب رایج ترین مثال برای این نوع از حلال هاست. به همین دلیل ، به حلال آبی معروفند. آب یک حلال برای مولکول‌های قطبی است. متداول ترین حلالی که توسط موجودات زنده استفاده می‌شود آب است. چون تمام یون‌ها و پروتئین‌های موجود در سلول در آب درون سلول حل می‌شوند.
نکات ایمنی و شرایط نگهداری از حلال آلی
- همانطور که گفتیم حلال‌های آلی قابلیت اشتعال دارند. از این رو باید آن را دور از تابش مستقیم نور خورشید، گرما و منابع احتراق نگهداری کنید. این مواد به شدت فرارند. از این رو استعمال دخانیات در انبار ذخیره آنها ممنوع و خطرناک است.
- تهویه محیط بسیار مهم است. ممکن است مقداری و بخارات آن در فضا باقی بماند که برای سلامت بدن و امنیت مکان بسیار خطرناک است. محیط را خنک و دور از منابع گرما، جرقه یا شعله نگه دارید.
- بهتر است کلیه حلال های آلی را در بشکه یا ظروف در بسته نگه دارید. ظروف یا بشکه‌ها روی پالت چوبی قرار بگیرند و با کف زمین تماس ندشته باشند. از بسته بودن در ظرفها اطمینان حاصل کنید. چون سرعت تبخیر این مواد غالبا بسیار بالاست.
- بهتر است در صورت بروز آتش سوزی، سریعا از پودر کربن دی اکسید، عوامل خشک و یا فوم های الکلی مقاوم استفاده کنید. از سایر عوامل خاموش کننده دوری کنید.
- هنگام استفاده از مواد حلال، از لباس مخصوص، دستکش، کلاه و عینک کار استفاده کنید. حلال های آلی برای سلامت انسان مضرر است و می تواند عامل سرطان باشد. حتی استنشاق بخارات آنها خطرناک است. از این رو نهایت ایمنی را در هنگام کار رعایت نمایید.
- باید تمام افرادی که با این مواد به صورت مستقیم کار می‌کنند، آموزش‌های لازم را در خصوص ایمنی کار با حلال‌ها دیده باشند.
