حلال شیمیایی چیست و چه کاربردی دارد؟ حلال شیمیایی Chemical solvent به هر ماده ای گفته می شود که معمولاً مایع است و برای حل کردن، تعلیق یا استخراج مواد دیگر استفاده می شوند و می تواند یک یا چند ماده را حل کند و در نتیجه محلول ایجاد کند و محلولی از مخلوط همگن تشکیل می دهد. یکی از رایج ترین نمونه این مواد آب است که معمولاً برای حل کردن مولکول های قطبی استفاده می شود.
حلال Chemical solvent جزء موجود در محلول است که بیشترین مقدار را دارد و شکل فیزیکوشیمیایی ماده را به صورت جامد، مایع یا گاز تعیین می کند. این مواد معمولاً اما نه لزوماً همیشه مایع هستند و همچنین می توانند گاز یا جامد باشند.
حلال های آلی ساختار مشترکی دارند. آنها هم طبیعت آبگریز و هم آبدوست، فرار و با وزن مولکولی کم هستند و به شکل مایع در دمای اتاق وجود دارند. این مواد بخشی است که معمولاً از بیش از 50 درصد یک محلول تشکیل شده است، در حالی که حلال بخشی است که در حلال مخلوط می شود. به طور معمول، این کمتر از 50٪ محلول است (1).
بیشتر بخوانید: فرمولاسیون های آرایشی و بهداشتی
نوع معدنی حاوی عنصر کربن نیستند و رایج ترین آنها آب و آمونیاک مایع هستند. در حالی که حلال های آلی مانند الکل ها، گلیکول اترها حاوی کربن و اکسیژن در ساختار خود هستند.
دو نوع حلال Chemical solvent بسته به قطبیت وجود دارد:
قطبیت توانایی یک حلال خاص مانند جیوه برای حل شدن یک املاح را تعریف می کند. محلول های فلزی ای وجود دارند که در دمای اتاق مایع هستند. به طور کلی، ثابت دی الکتریک حلال معیار تقریبی از قطبیت حلال را ارائه می دهد.
حلال های قطبی مانند آب به تشکیل یون ها کمک می کنند. حلال های غیر قطبی ها مانند هیدروکربن ها، این کار را نمی کنند. این مواد ممکن است اسیدی، بازی، آمفوتریک، یا آپروتیک باشند.
حلال های آلی انواع مبتنی بر کربن هستند. بسیاری از کلاس های مواد شیمیایی را می توان به عنوان حلال های آلی استفاده کرد، از جمله هیدروکربن های آلیفاتیک، هیدروکربن های معطر، آمین ها، استرها، اترها، کتون ها و هیدروکربن های نیتراتی یا کلردار.
ترکیبات آلی مورد استفاده به عنوان این مواد، شامل ترکیبات معطر و سایر هیدروکربن ها، الکل ها، استرها، اترها، کتون ها، آمین ها و هیدروکربن های نیتراتی و هالوژنه می باشد. کاربرد اصلی آنها به عنوان رسانه برای سنتزهای شیمیایی، به عنوان پاک کننده های صنعتی، در فرآیندهای استخراج، در داروسازی، در جوهر، و در رنگ ها و لاک ها است.
متانول دارای قطبیت بسیار بالایی است، به همین دلیل است که می تواند املاح قطبی را حل کند. املاح غیر قطبی شامل گریس، روغن یا چربی است. اینها اصلا در آب حل نمی شوند. به جای آن از انواع غیر قطبی از جمله بنزن و تتراکلرید کربن استفاده می شود.
حلال قطبی نوعی حلال Chemical solvent است که بارهای جزئی یا گشتاورهای دو قطبی زیادی دارد. پیوندهای بین اتم ها دارای الکترونگاتیوی بسیار متفاوت اما قابل اندازه گیری هستند. نوع قطبی می تواند یون ها و سایر ترکیبات قطبی را حل کند.
این نوع از مواد مولکول های دوقطبی قوی هستند که به عنوان یک شکل رابط، از پیوند هیدروژنی نیز استفاده می کنند. این نوع از مواد نیز اغلب با شکستن پیوندهای کووالانسی املاح عمل می کنند و باعث یونیزاسیون املاح می شوند.
رایج ترین این موارد، مورد استفاده در سیستم های دارورسانی، حلال های قطبی، از جمله، آب و الکل هستند. انواع قطبی دیگر مانند الکل‌ها، آلدئیدها و کتون‌های قند و سایر ترکیبات گروه های -OH، محلول های معمولی هستند که برای آنها از حلال های قطبی استفاده می شود.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول در عطر چه کاربردی دارد؟
حلال های غیرقطبی خاصیت دو قطبی کمی دارند یا اصلاً مشخص نیستند. اگرچه آنها تمایل به تشکیل مستقل دو قطبی ندارند، اما می توانند از برهمکنش های دو قطبی ناشی از دو قطبی برای حل املاح مناسب استفاده کنند.
حلال های غیرقطبی دارای ثابت دی الکتریک بین 1 تا 20 هستند و شامل روغن های ثابت، تتراکلرید کربن و کلروفرم می شوند. املاح یونی و قطبی در نوع غیرقطبی حلالیت کمی دارند یا اصلاً حل نمی شوند. با این حال، روغن ها، چربی ها و اسیدهای چرب به خوبی در نوع غیر قطبی حل می شوند.
حلال های آپروتیک پروتون آزاد نمی کنند، اما ممکن است به عنوان یک solvent ساده عمل کنند، جایی که قطبیت اندازه گیری شده توسط ثابت دی الکتریک قابل توجه است، یا ممکن است به عنوان یک گیرنده پروتون یعنی پایه آپروتیک عمل کنند.
solvents آپروتیک ترکیبات قطبی مایعی هستند که فاقد اتم های هیدروژن قابل تجزیه هستند. اجسام شیمیایی مانند پیوندهای O-H و N-H در این انواع وجود ندارند. بنابراین، گروه های هیدروکسیل (-OH) و گروه های آمین (-NH2) در انواع آپروتیک وجود ندارند و قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی نیستند.
حلال های آپروتیک با حلال های پروتیک توانایی حل شدن یون را دارند. کمبود هیدروژن اسیدی در این موارد وجود دارد، بنابراین یون های هیدروژن آزاد نمی شوند. انواع آپروتیک قطبی دارای مقادیر ثابت دی الکتریک هستند که حداقل یا متوسط هستند. یک قطبیت متوسط توسط این موارد ها دیده می شود.
یک حلال پروتیک از مولکول هایی تشکیل شده است که ممکن است به عنوان دهنده پیوند هیدروژنی عمل کنند. نمونه هایی از این موارد حاوی آب، الکل و اسیدهای کربوکسیلیک هستند. انواعی که نمی توانند به عنوان اهدا کننده پیوندهای هیدروژنی عمل کنند، حلال های آپروتیک در نظر گرفته می شوند. نمونه هایی از آنها شامل اتر، متیلن کلرید و هگزان است.
ترکیباتی که با فرمول کلی ROH قابل توصیف هستند، حلال های پروتیک قطبی هستند. قطبیت حلال های پروتیک قطبی از دو قطبی پیوند O-H حاصل می شود. همراه با اندازه کوچک اتم هیدروژن، تفاوت زیاد در الکترونگاتیوی اکسیژن و اتم هیدروژن جداسازی مولکول های شامل گروه OH از آن دسته از ترکیبات قطبی را تضمین می‌کند (3).
بیشتر بخوانید: پلی وینیل پیرولیدون چیست و چه کاربردی دارد؟
حلال های هیدروکربنی و اکسیژن دار بیش از 50 سال است که مورد استفاده گسترده قرار گرفته اند. افراد به طور مستقیم از این مواد استفاده می کنند. در موارد دیگر، این مواد بخشی از محصول دیگری است و در موارد دیگر، این مواد در فرآیند تولید برای ساخت یک محصول استفاده می شود.
حلال های مختلف در توسعه داروسازی بسیار موثر هستند. به عنوان مثال، در تولید پنی سیلین، حلال، ناخالصی ها را در محلول نگه می دارد.
در برخی از جوهرها، این مواد به طور موثر به سرعت تبخیر می شود تا از لکه شدن جلوگیری کند و روشی مقرون به صرفه و کارآمد برای چاپ مجلات یا برچسب ها با استفاده از رنگ های زنده ارائه می دهد.
در لاک ناخن، هدف حلال حل شدن و کمک به مخلوط شدن یکنواخت سایر مواد با هم است و سپس با خشک شدن لاک، تبخیر می شود و سطحی صاف و یکدست ایجاد می کند. پاک کننده لاک ناخن نیز یک حلال است.
این مواد معمولاً در صنایع مختلفی استفاده می شوند، از جمله:
اگر اقدامات ایمنی مناسب در حین کار با این مواد اجرا نشود، خطری برای سلامت و ایمنی کارگران وجود دارد. توجه به این نکته مهم است که انواع مختلف می توانند به طرق مختلف بر سلامت فرد تأثیر بگذارند. اثرات کوتاه مدت معمولاً عبارتند از:
حرکت و هماهنگی چشم و دست را تحت تاثیر قرار می دهد و در نتیجه احتمال تصادف را افزایش می دهد. علاوه بر این، برخی از این مواد ممکن است منجر به اثرات طولانی مدت نیز شوند، از جمله درماتیت یا بیماری.
در رنگ ها، حلال ها Chemical solvent اجزای مورد استفاده در فرمول رنگ را حل کرده یا پراکنده می کنند تا رنگ قوام مورد نظر را برای اجرا ایجاد کند و از توده ها یا کره ها جلوگیری کند. استرهای گلیکول اتر به برخی از رنگ های اسپری اضافه می شوند تا از خشک شدن آنها در هوا جلوگیری شود.
تبخیر آهسته این گروه قدرتمند از حلال ها به این معنی است که برای مثال، اتومبیل ها می توانند چندین کاربرد صاف و بی عیب از رنگ برای پرداخت زیباتر و بادوام تر داشته باشند. برای اطلاعات بیشتر در مورد این مواد در رنگ ها و پوشش ها اینجا را کلیک کنید.
بسیاری از جوهرها که برای چاپ همه چیز از مجلات گرفته تا بسته بندی مواد غذایی و برچسب استفاده می شوند، به حلال ها متکی هستند تا به درستی اعمال شوند، در جای خود باقی بمانند و به رنگ های زنده خود دست یابند.
تولوئن حلال هیدروکربنی به عنوان حلال جوهر در نوع تخصصی چاپ مجله استفاده می شود، زیرا به اندازه کافی سریع تبخیر می شود تا از لکه شدن جلوگیری کند و تولوئن باقی مانده به راحتی بازیافت می شود.
بسیاری از محصولات آرایشی به حلال‌ها متکی هستند تا مواد را حل کرده و به درستی کار کنند. از حلال ها در لوسیون ها، پودرها و کرم های موبر استفاده می شود تا قوام مناسبی برای محصول ایجاد کند. اتانول توسط تولید کنندگان عطر به عنوان نوع انتخابی آنها به دلیل بوی کم آن استفاده می شود.
نقطه جوش پایین اتانول به این معنی است که این مواد به سرعت تبخیر می شود و روی پوست باقی نمی ماند. اتیل استات یا استون در لاک ناخن استفاده می شود و به دلیل خاصیت خشک شدن سریع آن بسیار ارزشمند است.
همچنین در مایعات لاک پاک کن استفاده می شود و قدرت حلالیت بالای آن باعث می شود که لاک به راحتی از روی ناخن پاک شود.
بیشتر بخوانید: پلی اتیلن گلیکول 7 چیست و چه کاربردی دارد؟
گلیکول اترها به عنوان یک جزء فعال در فرمولاسیون شیشه های سنگین، کف و سایر فرمولاسیون های تمیز کننده سطوح سخت بسیار موثر هستند. این مواد سازگاری خوبی با آب، حلالیت بالا برای گریس ها و روغن ها و زیست تخریب پذیری خوبی دارند.
از ایزوپارافین ها برای خشکشویی لباس ها استفاده می شود. این مواد به دلیل بوی کم، مشخصات بهداشتی و زیست محیطی مطلوب، ویژگی های حمل ایمن و راندمان تمیز کنندگی عالی ارزش دارند.
حلال ها در صدها محصول دارویی استفاده می شوند و در بسیاری از داروهایی که امروزه مردم استفاده می کنند، از پنی سیلین گرفته تا آسپرین، شربت سرفه و پمادهای موضعی کمک می کنند.
بوتیل استات برای خالص سازی پنی سیلین با نگه داشتن ناخالصی ها در محلول استفاده می شود در حالی که پنی سیلین به طور انتخابی با استخراج از مخلوط واکنش حذف می شود.
حلال ها کمک می کنند تا کثیفی و آلودگی را از شیشه جلو پاک کنید. ایزوپروپیل الکل به عنوان حلال یخ زدایی و تمیز کردن شیشه جلو استفاده می شود زیرا به شکل مایع در زیر نقطه انجماد آب باقی می ماند و بنابراین به حذف یخ کمک می کند.
لکه هایی که روی شیشه جلو ظاهر می شوند را از بین می برد و همچنین در خانه در محصولات تمیز کننده پنجره استفاده می شود. هیدروکربن های آلیفاتیک در تولید لاستیک استفاده می شود. حلال هر لایه لاستیکی را قبل از اعمال لایه بعدی نرم و تمیز می کند و کیفیت چسبندگی آن به اتصال اجزای مختلف تایر برای افزایش ایمنی و بهبود عملکرد کمک می کند.
برای تولید کنندگان، حلال ها تابع مقررات کشوری هستند، از جمله مقررات مربوط به ذخیره سازی صنعتی و دفع زباله های خطرناک، محدودیت های قرار گرفتن در محل کار، الزامات حمل و نقل ایمن مواد شیمیایی.
کسانی که از محصولات مراقبت شخصی استفاده می کنند مانند پاک کننده های لاک ناخن و رنگ
افرادی که از پاک کننده های رنگ یا محصولات تمیز کننده قوی استفاده می کنند.
آژانس های فدرال از جمله آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA)، سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری های ایالات متحده (CDC) اطلاعات بهداشتی و ایمنی را در مورد انواع فردی منتشر می کنند.
FDA اخیراً فهرستی تهیه کرده است که در آن توصیه می کند که چه مقدار از این مواد باقی مانده توسط آژانس به عنوان ایمن در داروسازی در نظر گرفته می‌شود.
پرکلرواتیلن یا پرک، حلال شیمیایی غالب است که در تمیز کردن خشک استفاده می شود. این یک نوع تمیز کننده موثر است و توسط اکثر خشکشویی های حرفه ای استفاده می شود زیرا لکه ها و کثیفی ها را از انواع پارچه های رایج پاک می کند. EPA معتقد نیست که خشکشویی لباس ها با پرک منجر به افزایش خطر اثرات نامطلوب سلامتی برای افراد شود.
شورای شیمی آمریکا اعلامیه‌ای را منتشر کرده است که در آن «بایدها و نبایدها» برای استفاده ایمن از این مواد توضیح داده شده است. برخی از اصول و ملاحظات کلی که به به حداقل رساندن نگرانی های مربوط به اشتعال پذیری مربوط به هیدروکربن ها و انواع اکسیژن دار کمک می کنند، در سند راهنمای زیر گنجانده شده‌اند.
حلال ها می توانند شما را بیمار کنند:
انواع مختلف این مواد می توانند به طرق مختلف بر سلامت شما تأثیر بگذارند. غلظت بالای برخی از حلال ها در هوا می تواند باعث بیهوشی و مرگ شود. قرار گرفتن در معرض سطوح پایین تر این مواد می تواند منجر به اثرات کوتاه مدتی از جمله تحریک چشم ها، ریه ها و پوست، سردرد، حالت تهوع، سرگیجه یا سبکی سر شود.
قرار گرفتن مکرر در معرض انواع خاص این مواد می تواند اثرات طولانی مدتی بر سلامت شما داشته باشد. اینها ممکن است شامل درماتیت و بیماری های کبدی، کلیوی یا عصبی باشد. اگر مطمئن نیستید که محصول شما حاوی چه نوع از این مواد است، باید برچسب محصول را بررسی کنید یا از تامین کننده خود برگه اطلاعات ایمنی بخواهید.
