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. معروف ترین حلال 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).
حلال های شیمیایی موادی هستند که توانایی حل کردن مواد دیگر (جامد، مایع یا گاز) را دارند و در صنایع مختلف، آزمایشگاه ها و کاربردهای خانگی استفاده می شوند. حلال ها بر اساس ساختار شیمیایی، قطبیت و کاربردشان به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. در ادامه انواع اصلی حلال های شیمیایی بیان می شود.
این حلال ها دارای مولکول هایی با توزیع نابرابر بار الکتریکی هستند و برای حل کردن مواد قطبی (مثل نمک ها یا قند) مناسب اند.
حلال های قطبی پروتیک (Protic Polar Solvents):
این حلال ها دارای هیدروژن فعال (قابلیت تشکیل پیوند هیدروژنی) هستند.
آب: پرکاربردترین حلال قطبی، مناسب برای حل کردن نمک ها، اسیدها و بازها.
اتانول: در صنایع دارویی، عطر و ضدعفونی کننده ها استفاده می شود.
متانول: برای حل کردن ترکیبات قطبی و در تولید سوخت و مواد شیمیایی کاربرد دارد.
اسید استیک (سرکه صنعتی): در تولید مواد شیمیایی و به عنوان حلال در واکنش های شیمیایی استفاده می شود.
حلال های قطبی آپروتیک (Aprotic Polar Solvents):
این حلال ها پیوند هیدروژنی تشکیل نمی دهند و برای واکنش های شیمیایی خاص مناسب اند.
استون: برای حل کردن رزین ها، چسب ها و در لاک پاک کن استفاده می شود.
دی متیل فورمامید (DMF): در صنایع دارویی و پلیمرها کاربرد دارد.
دی متیل سولفوکسید (DMSO): در داروسازی و به عنوان حلال برای واکنش های شیمیایی حساس استفاده می شود.
استونیتریل: در کروماتوگرافی و سنتز شیمیایی کاربرد دارد.
این حلال ها برای حل کردن مواد غیرقطبی مثل روغن ها، چربی ها و هیدروکربن ها مناسب اند.
هگزان: در استخراج روغن های گیاهی و پاکسازی تجهیزات صنعتی استفاده می شود.
تولوئن: در رنگ ها، چسب ها و سنتز شیمیایی کاربرد دارد.
بنزن: به دلیل سمی بودن کمتر استفاده می شود، اما در گذشته برای حل کردن ترکیبات آلی غیرقطبی رایج بود.
کلروفرم: در آزمایشگاه ها برای استخراج ترکیبات آلی و در گذشته به عنوان بیهوش کننده استفاده می شد.
دی اتیل اتر: به عنوان حلال در واکنش های شیمیایی و استخراج مواد آلی کاربرد دارد.
این حلال ها حاوی اتم های هالوژن (مثل کلر یا فلوئور) هستند و معمولاً غیرقطبی یا با قطبیت کم اند.
تتراکلرومتان (کربن تتراکلرید): در گذشته به عنوان حلال صنعتی استفاده می شد، اما به دلیل سمی بودن کاربردش محدود شده است.
دی کلرومتان (متیلن کلرید): در رنگ زدایی و استخراج کافئین کاربرد دارد.
تری کلرواتیلن: برای تمیز کردن قطعات فلزی و در خشکشویی استفاده می شود.
این حلال ها دارای حلقه بنزنی هستند و معمولاً غیرقطبی اند.
تولوئن: در رنگ ها، رزین ها و چسب ها استفاده می شود.
زایلن: در صنایع رنگ و چاپ کاربرد دارد.
بنزن: به دلیل سمیت بالا کمتر استفاده می شود.
این حلال ها از مشتقات نفت خام به دست می آیند و معمولاً غیرقطبی اند.
نفت سفید (Kerosene): در رنگ ها و پوشش ها استفاده می شود.
(White Spirit): به عنوان حلال رنگ و تینر کاربرد دارد.
بنزین: گاهی به عنوان حلال در تمیزکاری استفاده می شود، اما خطرناک است.
گلیسیرین: در صنایع آرایشی و دارویی به عنوان حلال و مرطوب کننده استفاده می شود.
پروپیلن گلیکول: در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی به عنوان حلال و پایدارکننده کاربرد دارد.
اتیلن گلیکول: در ضد یخ و برخی واکنش های شیمیایی استفاده می شود.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول در عطر چه کاربردی دارد؟
حلال‌های شیمیایی موادی هستند که توانایی حل کردن، پراکنده کردن یا استخراج مواد دیگر را بدون تغییر شیمیایی خودشان دارند. این ترکیبات در صنایع مختلف، پزشکی، تحقیقات و کاربردهای روزمره نقش کلیدی دارند. در ادامه، تمامی کاربردهای حلال‌های شیمیایی به صورت خلاصه و جامع ارائه شده است:
تولید رنگ ها، پوشش ها و لاک ها:
حلال هایی مانند تولوئن، زایلن، استون و اتیل استات در فرمولاسیون رنگ ها، لاک ها و پوشش های صنعتی برای حل کردن رزین ها و رنگدانه ها و بهبود پخش پذیری استفاده می شوند. 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.
چسب ها و درزگیرها:
حلال ها برای حل کردن مواد چسبنده و تنظیم ویسکوزیته در تولید چسب های صنعتی و خانگی (مانند چسب های اپوکسی و سیلیکونی).
تولید پلاستیک ها و پلیمرها:
در سنتز و پردازش پلیمرها (مانند PVC و پلی استرها) برای حل کردن مواد اولیه و شکل دهی محصول.
صنعت چاپ:
حلال هایی مانند اتانول، ایزوپروپانول و اتیل استات در جوهرهای چاپ برای حل کردن رنگدانه ها و تنظیم خشک شدن جوهر.
شوینده ها و پاک کننده ها:
در تولید مواد شوینده صنعتی، پاک کننده های سطوح، لکه برها و چربی زداها (مانند پر کلرواتیلن در خشکشویی).
صنعت نفت و گاز:
حلال ها (مانند هگزان و بنزن) در استخراج نفت، پالایش و جداسازی هیدروکربن ها.
تولید مواد شیمیایی:
به عنوان محیط واکنش در سنتز مواد شیمیایی (مانند متانول و دی متیل فرمامید در واکنش های شیمیایی).
صنعت نساجی و چرم:
در رنگرزی، شستشو و تکمیل پارچه ها و چرم برای حل کردن رنگ ها و مواد شیمیایی (مانند استون و دی کلرومتان).
حلال ها کمک می کنند تا کثیفی و آلودگی را از شیشه خودرو پاک کنید. ایزوپروپیل الکل به عنوان حلال یخ زدایی و تمیز کردن شیشه خودرو استفاده می شود زیرا به شکل مایع در زیر نقطه انجماد آب باقی می ماند و بنابراین به حذف یخ کمک می کند.
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.
فرمولاسیون داروها:
حلال هایی مانند اتانول، پروپیلن گلیکول و گلیسیرین در تولید شربت ها، قطره ها، محلول های تزریقی و پمادها به عنوان حلال مواد فعال دارویی.
استخراج مواد دارویی:
در استخراج ترکیبات فعال از گیاهان دارویی (مانند اتانول در عصاره گیری).
ضدعفونی کننده ها:
اتانول و ایزوپروپانول به عنوان ضدعفونی کننده در بیمارستان ها، کلینیک ها و محصولات بهداشتی.
تجهیزات پزشکی:
حلال ها برای تمیز کردن و استریل کردن تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی.
استخراج و فرآوری مواد غذایی:
حلال هایی مانند هگزان برای استخراج روغن های خوراکی از دانه های روغنی (مانند سویا، آفتابگردان).
اتانول در استخراج اسانس ها و طعم دهنده های طبیعی.
تولید نوشیدنی ها:
اتانول به عنوان پایه در نوشیدنی های الکلی و حلال در تولید عصاره های طعم دهنده.
حذف کافئین:
دی کلرومتان یا اتیل استات در فرآیند کافئین زدایی قهوه و چای.
بسیاری از محصولات آرایشی به حلال ها 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.
محصولات مراقبت از پوست و مو:
حلال هایی مانند اتانول، ایزوپروپانول و پروپیلن گلیکول در تولید عطرها، لوسیون ها، شامپوها، کرم ها و اسپری های مو برای حل کردن مواد فعال و بهبود بافت.
لاک ناخن و پاک کننده ها:
استون و اتیل استات در پاک کننده های لاک ناخن.
عطرها و ادکلن ها:
اتانول به عنوان حلال اصلی برای پخش عطر و اسانس ها.
حلال ها برای حل کردن مواد فعال در سموم کشاورزی و بهبود پخش پذیری آنها.
در استخراج اسانس ها و روغن های گیاهی برای مصارف کشاورزی و دارویی.
شیمی تجزیه:
حلال هایی مانند متانول، استونیتریل و کلروفرم در کروماتوگرافی (HPLC، GC) برای جداسازی و شناسایی ترکیبات.
استخراج و خالص سازی:
در استخراج DNA، پروتئین ها و سایر مولکول های زیستی (مانند اتانول و کلروفرم).
سنتز شیمیایی:
به عنوان محیط واکنش در سنتز مواد شیمیایی در آزمایشگاه ها (مانند دی متیل‌فرمامید و تتراهیدروفوران).
تمیز کردن تجهیزات:
حلال ها برای تمیز کردن ظروف و تجهیزات آزمایشگاهی.
تصفیه آب و پساب: حلال ها در فرآیندهای استخراج برای حذف آلاینده ها از آب و فاضلاب.
مدیریت ضایعات: برای بازیافت مواد شیمیایی و حل کردن ضایعات صنعتی.
پاک کننده های خانگی: حلال هایی مانند ایزوپروپانول و آمونیاک در پاک کننده های شیشه، سطوح و لکه برها.
رقیق کننده های رنگ: در رنگ های خانگی و محصولات DIY (مانند تینر).
صنعت الکترونیک: حلال ها (مانند ایزوپروپانول) برای تمیز کردن قطعات الکترونیکی و بردهای مدار.
صنعت عکاسی: در محلول‌های توسعه فیلم و چاپ عکس.
تولید سوخت: حلال هایی مانند اتانول به عنوان افزودنی در سوخت های زیستی و بنزین.
کاربرد در جوهر: 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.
بیشتر بخوانید: پلی اتیلن گلیکول 7 چیست و چه کاربردی دارد؟
در ادامه جدولی از حلال های شیمیایی رایج به همراه میزان قطبیت آنها ارائه شده است. قطبیت معمولاً با ثابت دی الکتریک (ε) یا ممان دوقطبی (μ) سنجیده می شود، اما برای ساده سازی، حلال ها در این جدول بر اساس دسته بندی قطبی (پروتیک یا آپروتیک) و غیرقطبی و با اشاره به ثابت دی الکتریک یا رفتار نسبی قطبیت مرتب شده اند. ثابت دی الکتریک بالاتر نشان دهنده قطبیت بیشتر است.
| حلال | دسته بندی | ثابت دی الکتریک (ε) | قطبیت نسبی | کاربرد نمونه |
| آب | قطبی پروتیک | 78.5 | بسیار بالا | حل کردن نمک ها، اسیدها، بازها |
| متانول | قطبی پروتیک | 32.7 | بالا | سنتز شیمیایی، ضدعفونی کننده ها |
| اتانول | قطبی پروتیک | 24.3 | بالا | داروسازی، عطر، ضدعفونی کننده ها |
| اسید استیک | قطبی پروتیک | 6.2 | متوسط | تولید مواد شیمیایی، ترشیجات |
| استون | قطبی آپروتیک | 20.7 | متوسط تا بالا | لاک پاک کن، حل رزین ها |
| دی متیل سولفوکسید (DMSO) | قطبی آپروتیک | 46.7 | بسیار بالا | داروسازی، واکنش های شیمیایی |
| دی متیل فورمامید (DMF) | قطبی آپروتیک | 36.7 | بالا | سنتز پلیمرها، داروسازی |
| استونیتریل | قطبی | 37.5 | بالا | کروماتوگرافی، سنتز شیمیایی |
| دی کلرومتان | غیرقطبی (کمی قطبی) | 8.9 | پایین | استخراج کافئین، رنگ زدایی |
| کلروفرم | غیرقطبی | 4.8 | بسیار پایین | استخراج مواد آلی، آزمایشگاه |
| هگزان | غیرقطبی | 1.9 | بسیار پایین | استخراج روغن های گیاهی |
| تولوئن | غیرقطبی | 2.4 | بسیار پایین | رنگ ها، چسب ها، سنتز شیمیایی |
| بنزن | غیرقطبی | 2.3 | بسیار پایین | سنتز شیمیایی (کمتر استفاده می شود) |
| دی اتیل اتر | غیرقطبی (کمی قطبی) | 4.3 | پایین | استخراج مواد آلی، واکنش های شیمیایی |
| تتراکلرومتان | غیرقطبی | 2.2 | بسیار پایین | تمیزکاری صنعتی (محدود به دلیل سمیت) |
ثابت دی الکتریک (ε): معیاری برای سنجش قطبیت حلال است. مقادیر بالاتر نشان دهنده قطبیت بیشتر و توانایی حل کردن مواد قطبی (مثل نمک ها) است.
قطبیت نسبی: به صورت کیفی (بسیار بالا، بالا، متوسط، پایین، بسیار پایین) برای درک بهتر ارائه شده است.
اصل قطبیت: مواد قطبی در حلال های قطبی و مواد غیرقطبی در حلال های غیرقطبی بهتر حل می شوند.
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 اعلامیه ای 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:
رنگ ها و سایر محصولات هنگام استفاده، خشک شدن یا خشک شدن، بخارات این موارد از خود خارج می کنند.
برخی از این مواد می توانند از طریق پوست جذب شوند. تماس مکرر یا طولانی مدت پوست با انواع مایع این مواد ممکن است باعث سوختگی یا درماتیت شود.
تماس با نوع مایع و بخار این مواد می تواند باعث تحریک و التهاب شود.
می توانید این مواد را از طریق غذا، نوشیدنی و سیگار آلوده وارد بدن خود کنید.
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.
برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید با شرکت آرکا شیمی گستر سپیدار وارد کننده مواد اولیه دارویی آرایشی و بهداشتی با شماره های 02182801442 و 09026715830 در تماس باشید.
سوالات متداول
1. حلال شیمیایی چیست و چه کاربردی دارد؟
حلال شیمیایی ماده ای است که می تواند مواد دیگر را در خود حل کند بدون اینکه تغییر شیمیایی ایجاد شود. از حلال ها در صنایع رنگ، چسب، داروسازی و تمیزکاری استفاده می شود. آنها برای رقیق کردن، پاکسازی یا استخراج مواد به کار می روند. انتخاب حلال مناسب به نوع ماده و کاربرد آن بستگی دارد.
2. چگونه حلال شیمیایی مناسب انتخاب کنیم؟
انتخاب حلال به ماده ای که باید حل شود، دمای محیط و ایمنی بستگی دارد. باید ویژگی های شیمیایی مانند قطبیت و نقطه جوش را بررسی کنید. همچنین، خطرات زیست محیطی و سلامتی را در نظر بگیرید. مشاوره با متخصص یا مطالعه برگه اطلاعات ایمنی (SDS) ضروری است.
3. آیا حلال های شیمیایی خطرناک هستند؟
بسیاری از حلال ها به دلیل اشتعال پذیری یا سمیت بالقوه خطرناک هستند. استنشاق بخارات یا تماس پوستی ممکن است به سلامتی آسیب برساند. استفاده از تهویه مناسب و تجهیزات حفاظتی مانند دستکش و ماسک ضروری است. همیشه دستورالعمل های ایمنی را رعایت کنید.
4. تفاوت حلال های قطبی و غیرقطبی چیست؟
حلال های قطبی (مانند آب یا اتانول) مواد یونی یا قطبی را حل می کنند، در حالی که حلال های غیرقطبی (مانند هگزان) برای مواد غیرقطبی مناسب اند. این تفاوت به ساختار مولکولی و نیروی جاذبه بین مولکول ها بستگی دارد. انتخاب حلال بر اساس نوع ماده حل شونده انجام می شود. برای مثال، آب نمی تواند روغن را حل کند.
5. چگونه حلال های شیمیایی را نگهداری کنیم؟
حلال ها باید در ظروف دربسته، دور از گرما و شعله نگهداری شوند. محل ذخیره سازی باید خنک، خشک و دارای تهویه مناسب باشد. برچسب گذاری و جداسازی حلال های ناسازگار (مانند اسیدها و بازها) ضروری است. رعایت مقررات ایمنی محلی نیز الزامی است.
6. آیا حلال های شیمیایی قابل بازیافت هستند؟
بله، بسیاری از حلال ها از طریق فرآیندهایی مانند تقطیر قابل بازیافت هستند. این کار هزینه ها و اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد. با این حال، بازیافت باید توسط تجهیزات تخصصی انجام شود. همیشه با شرکت های مجاز بازیافت مشورت کنید.
7. حلال های سبز یا دوستدار محیط زیست چیستند؟
حلال های سبز موادی با سمیت کم و اثرات زیست محیطی ناچیز هستند، مانند آب یا الکل های زیستی. آنها برای کاهش آلودگی و خطرات سلامتی طراحی شده اند. این حلال ها در صنایع پایدار محبوبیت بیشتری پیدا کرده اند. با این حال، کارایی آنها به کاربرد بستگی دارد.
8. چرا برخی حلال ها بوی تندی دارند؟
بوی تند حلال ها به دلیل فراریت و ساختار شیمیایی آنهاست که بخارات قوی تولید می کنند. این بخارات می توانند برای سلامتی مضر باشند. استفاده از ماسک و تهویه مناسب در محیط کار ضروری است. برخی حلال های کم‌بو نیز در بازار موجودند.
9. آیا آب یک حلال قطبی است؟
به دلیل قطبیت یون های خود، آب با مواد باردار و قطبی برهمکنش متفاوتی نسبت به مواد غیر قطبی دارد. مولکول های آب قطبی هستند، با بارهای هیدروژن جزئی مثبت، جزئی بارهای اکسیژن منفی و شکل کلی پیچ خورده.
