معجزه مواد شیمیایی در پیشرفت صنعت چگونه است؟

بشر همواره در تلاش است تا با کشف ترکیبات جدید بتواند بر کیفیت تولید و پیشرفت صنعت بیفزاید. هم‌اکنون مواد شیمیایی مختلفی در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. استون، لیگنو سولفونات کلسیم و سدیم سیترات از جمله ترکیبات شیمیایی هستند که با توجه به ویژگی هایشان کاربردهای متفاوتی در صنایع دارند.

استون چیست

استون مایعی بی رنگ و اولین و مهم ترین کتون آلیفاتیک است. کاربرد آن به عنوان حلال به گستردگی صورت می پذیرد. ترکیب شیمیایی آلی با فرمول CH3COCH3 شناخته شده از اکسیژن، کربن و هیدروژن تشکیل یافته است. از خواص و مرتبط با صنعت استون می توان به قابلیت تبخیر در دمای اتاق و حلالیت در آب اشاره نمود. این ترکیب شیمیایی با نام های دی متیل کتون و B- متیل کتون و پروپانون نیز شناخته می شود.

خواص استون

• سرعت تبخیر بالا
• گرانروی کم
• اشتعال پذیر
• قابل اختلاط با آب و چندین حلال آلی دیگر
• نام آیوپاک: پروپانون
• شکل ظاهری: مایع، بی رنگ، فرار و بی بو
• جرم مولکولی: ۵۸٫۰۹ گرم بر مول
• نقطه جوش: 56.3 درجه سانتی گراد
• چگالی: 0.79 گرم بر متر مکعب
• حالت فیزیکی: مایع
• حلالیت در آب: قابل حل

از استون همچنین در سنتز شیمیایی بسیاری از محصولات تجاری به عنوان ماده اولیه استفاده می شود. توانایی این ماده در انجام واکنش های اکسیداسیون- احیا موجب کاربردهای زیاد آن شده است.

انواع استون

پروپانون به دو صورت طبیعی و مصنوعی قابل تشکیل است. درواقع این ماده می تواند، به طور طبیعی در بدن انسان تولید گردد (استون طبیعی). استون به روش های شیمیایی در کارخانه ها نیز (استون صنعتی) تولید می شود. نوع طبیعی استون در درختان، گیاهان، آتش سوزی جنگل ها، آتش‌فشان، محل دفع زباله، اگزوز خودرو و تنباکو یافت می شود.

تولید استون

تولید استون به روش های مختلفی امکان پذیر است. این ماده به طور معمول به 3 روش اصلی تولید و در بازار خرید و فروش مواد شیمیایی عرضه می گردد.

روش واکر- هوخست: در این روش استون از طریق اکسیداسیون پروپن صورت می پذیرد.

روش واکر: در این روش با اکسید کردن ایزوپروپیل الکل در حضور کاتالیزورهایی همچون نقره و مس این ماده را تولید می کنند.

فرآیند هوک: در این فرآیند تولید استون به عنوان یک محصول جانبی به دست می آید.

کاربرد استون در صنایع غذایی و بهداشتی

از استون به عنوان ماده افزودنی در تولید لوازم آرایشی و مواد غذایی استفاده می شود. استون حتی در صنایع تولید نان نیز کاربرد دارد.  این ماده در مواد آرایشی برای دناتوره کردن الکل های خاص استفاده شده و در واقع بخشی از ترکیبات لوازم آرایشی است. کاربرد آن به محصول بوی خاصی می بخشد. استون در کامل شدن و سفید کردن آرد نیز کمک کننده است.

کاربرد استون در صنایع دارویی

استون در داروسازی به عنوان رایج ترین حلال مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده جهت مخلوط فیلرها و اجزا فعال قرص ها و مایعات دارویی بسیار ایده آل است. بدون استفاده از استون قرص ها به سختی سفت می شوند و تراکم مورد نظر را پیدا نخواهند کرد. بنابراین برای تاثیرگذاری مواد موثر دارو کاربرد آن مهم است.

مصارف خانگی استون

در زندگی روزمره به میزان زیادی از این ماده استفاده می شود. بنابراین بیشتر افراد کم و بیش در معرض این ماده قرار گرفته اند. بسیاری از محصولاتی که مورد استفاده های زیادی هم دارند حاوی این حلال هستند. چسب، محصولات غذایی، آب آشامیدنی، رنگ و لاک های ناخن از جمله موادی هستند که از استون تشکیل یافته اند.

برای از بین بردن لکه های روغنی از دیوارها و لکه های جوهر نیز از این ماده به عنوان حلال خانگی استفاده می شود. کاربرد به عنوان رقیق کننده برای انواع رنگ و رزین های روغنی و تجهیزات مورد استفاده در هنگام نقاشی نیز از دیگر کاربردهای استون به شمار می آید.

ایمنی در مصرف

استون مایعی سمی بوده و از آن موجب بیهوشی و آسیب به مخاط دهان می گردد. تماس این ماده با پوست موجب سوزش، تحریک پوست و صدمه به آن خواهد شد. بررسی های انجام شده نشان داده است که تنفس استون و قرار گرفتن در معرض آن به مدت طولانی ممکن است به آسیب های کلیوی، کبدی و صدمه به دستگاه عصبی، نقص های مادرزادی و پایین آمدن قدرت باروری در جنس نر منجر شود. این آزمایشات در حیوانات تایید شده است. اما هنوز تاثیر آن روی انسان کاملا مشخص نشده است. نکته قابل توجه در رابطه با این ماده این است که غلظت های میلی‌ مولار آن در حیوانات آزمایشگاهی مبتلا به صرع، اثرات ضد تشنجی نشان داده است.  بنابراین در مصرف این ماده باید احتیاط شود و به گونه ای استفاده گردد که موجب آسیب نشود.

لیگنو سولفونات کلسیم چیست

ماده پیچیده ای که ۲۰ درصد از ترکیب چوب را تشکیل می دهد، لیگنین است. در فرآیند تولید خمیر کاغذ، مایعی اضافی از چوب تولید می گردد که حاوی مخلوطی پیچیده از مواد مختلف است. فرآورده های تجزیه لیگنین و سلولز، محصولات سولفوناتی لگنین و... از جمله این مواد هستند. لیگنو سولفونات کلسیم به عنوان محصول فرعی در فرآوری سولفیت خمیر چوب حاصل می آید.

از خواص لیگنو سولفونات‌ کلسیم این است که به عنوان یک پلی ‌الکترولیت‌ آنیونی شناخته شده که به راحتی در آب حل می شود. این ماده در صنایع مختلفی مانند سرامیک، ساخت و ساز، تولید مواد شیمیایی، صنایع نفت و گاز و کشاورزی و غذای حیوانات و... مورد استفاده قرار می گیرد.

خواص لیگنو سولفونات کلسیم

این ماده ترکیبی جامد است و حالتی پودری دارد. این ماده به رنگ های زرد روشن، زرد متمایل به قهوه ای و همین طور قهوه ای یافته می شود. لیگنو سولفونات کلسیم نوعی سورفکتانت آنیونی بوده و حتی مقادیر بالای آن به راحتی در آب حل می شود. توجه شود که این ماده در حلال های آلی نامحلول است و به هیچ مقداری قابل حل نیست.

خاصیت روان کنندگی و کاهندگی از دیگر ویژگی های این ماده است. این ماده شیمیایی به عنوان یک گیرنده و پراکنده کننده نیز کاربرد دارد. لیگنو سولفونات کلسیم نوعی اتصال دهنده بوده و دارای خاصیت امولسیون کنندگی است. وجود خواص منحصر به فرد این ترکیب منجر به کاربرد های فراوان در صنایع گوناگون شده است.

تولید لیگنو سولفونات کلسیم

ابتدا خرده های چوب در محلول داغی از کلسیم در دمای ۱۳۰ درجه حل شده و گروه عاملی سولفات بر روی شبکه پلیمری لیگنین پیوند داده می شود. سپس ماده اصلی از مواد نا محلول سلولزی و نمک های باقیمانده با جرم مولی کم جداسازی خواهد شد. در نهایت در مراحل تصفیه، قند های محلول و لیگنو سولفونات هایی با جرم مولی کم جداسازی خواهند شد.

کاربرد لیگنو سولفونات کلسیم

• کاربرد در مهار گرد و غبار
• استفاده از آن در گچ تخته
• کاربردهای کشاورزی
• کاربرد در صنعت ساختمان
• و...

مهار گرد و غبار

از خواص چسبندگی لیگنو سولفونات کلسیم در جاده های خاکی استفاده می شود. با گذشت زمان آب موجود در این ماده خشک شده و حالت چسبندگی خواهد یافت. بدین ترتیب تمامی گرد و غبارها به آن چسبیده و مهار خواهند شد.

کاربرد در صنعت بتن سازی

لیگنو سولفونات‌ کلسیم به عنوان یک روان کننده بتن یا کاهش‌دهنده آب بتن استفاده می شود. لیگنو سولفونات‌ها بر پایه خواص پخش‌ کنندگی ذرات سیمان در آب عمل می کنند. لیگنو سولفونات توانسته است در این صنعت ایرادات ساختاری ترکیبات دیگر را برطرف کرده و به جایگاه مطلوبی در بین مواد کاهنده آب بتن دست یابد. لیگنو سولفونات ‌ها به تنهایی و یا در ترکیب با سایر ترکیبات قادر هستند در ساخت بتن به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند.

کاربرد لیگنو سولفونات کلسیم به عنوان کود

امروزه با افزایش جمعیت جهان صنعت کشاورزی نیز رو به پیشرفت های زیادی داشته است. از کاربردهای لیگنو سولفونات کلسیم استفاده از آن به عنوان کود شیمیایی است. زمانی که لیگنو سولفونات کلسیم به خاک اضافه شود، نفوذ آب به خاک تسهیل می گردد. بعلاوه آب را در منطقه ریشه نگه داشته می شود. کاربرد لیگنو سولفونات کلسیم تنظیم میزان اسیدی و بازی بودن را نیز به همراه دارد.

از دیگر فواید این ماده در کشاورزی مبارزه با آفت ها است. کشاورزان از خواص کلسیم لیگنو سولفونات در نابودی آفات کشاورزی و کشت گیاهان استفاده می کنند. کاربرد این ماده موجب رشد بیشتر گیاهان خواهد شد.

کاربرد در صنعت غذا

در صنایع غذایی از این ماده به‌عنوان حامل استفاده می شود. این ترکیبات برای تسهیل انحلال مواد در ترکیبات غذایی پایه آب به کار می روند. از خواص سولفونات کلسیم در خوراک دام نیز استفاده می شود.

سیترات سدیم

سیترات سدیم نمکی معدنی است که از نظر شکل ظاهری جامد، سفید و با طعمی ملایم دارد. از سیترات سدیم همراه با اسید سیتریک برای تهیه محلول های بافر سازگار با محیط های بیولوژیکی استفاده می شود. این نمک اسید سیتریک با فرمول شیمیایی Na3C6H5O7 شناخته می شود. این نمک همچنین با شماره E331 در صنعت غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. اسید سیتریک تری سدیم دی هیدرات، تری سدیم سیترات، سدیم سیترات، دی هیدرات، تری سدیم سیترات دی هیدرات از دیگر نام های این ماده هستند.

انواع سیترات سدیم

در ادامه به برخی از انواع این نمک پرکاربرد صنعتی اشاره شده است.

1. مونو سدیم سیترات
2. دی سدیم سیترات
3. تری سدیم سیترات

رایج ترین نوع سیترات سدیم، تری سدیم سیترات است که برای محصولات غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. برای به دست آوردن این ماده H+ از اسید سیتریک گرفته و آن را با یون های Na+ جایگزین خواهند نمود. این ماده شیمیایی عامل مهمی در آزمایشگاه های شیمی محسوب می شود و کاربرد های متنوعی خواهد داشت.

خواص سیترات سدیم

تحمل pH بالای این ماده از خواص منحصر به فرد آن است. با مصرف و کاربرد سیترات سدیم در محلول ها می توان محلولی به دست آورد که نسبت به تغییر سطح pH مقاومت بالایی داشته باشد.

از دیگر خواص این ماده توان هم افزایی آن با سایر مواد تشکیل دهنده در فرآیند است. در محلول های مایع گاهی اوقات افزایش کلسیم منجر به جمع شدن هیدروکلوئیدها می گردد. از این ماده می توان برای به دام انداختن کلسیم اضافی استفاده نمود. کاربرد آن موجب می شود تا هیدروکلوئیدها به خوبی هیدراته شوند.

نحوه مصرف

محدوده دقیق غلظت برای استفاده عملی از این ماده قدری دشوار است. میزان استفاده از این ماده به سایر مواد تشکیل دهنده آن محصول بستگی دارد. این نمک هم شور و هم ترش است. بنابراین در به کار بردن آن باید جوانب اطمینان را رعایت نمود.

تولید سیترات سدیم

تولید این ترکیب از طریق فرآیند خنثی سازی اسید سیتریک با هیدروکسین سدیم صورت می پذیرد. این فرآیند به طور طبیعی در بسیاری از میوه ها و مواد غذایی وجود داشته و از طریق تخمیر مخمرها و با روش جداسازی استخراج حلال حاصل می‌ شود. اما تولید سیترات سدیم صنعتی از طریق فرآیند تخمیر در تجهیزات راکتور انجام می شود. فرآیند فیلتراسیون، محلول نهایی را جداسازی نموده و اسید سیتریک از طریق رسوب جدا خواهد شد. در نهایت سدیم سیترات به شکل کریستال های جامد و سفید رنگ و در نوع تری سدیم سیترات دی هیدرات تولید و روانه بازار خرید و فروش می شود.

کاربرد در شوینده ها

در بیشتر محصولات آرایش، کودک، محصولات حمام، انواع صابون و مواد شوینده، انواع رنگ های مو و محصولات مراقبت از مو و همین طور محصولات مراقبت از پوست از این ماده استفاده می شود. تولید کنندگان لوازم آرایشی با استفاده از این ترکیب pH فرمولاسیون مورد نظر خود را تنظیم کرده و از تحریک پوست جلوگیری می کنند.

کاربرد سیترات سدیم خوراکی

کاربرد وسیع سیترات سدیم در صنایع غذایی دیده می شود. این ماده به عنوان عامل بافر کننده از تغییرات شدید pH جلوگیری می کند. از این ترکیب به عنوان یک اسید ضعیف در تولید ماست و پنیر استفاده می شود.

سیترات سدیم برای بهبود کیفیت و افزایش ماندگاری در تولید پنیر پیتزا نیز استفاده می شود. این ترکیب یک نگهدارنده است و از آن برای جلوگیری از رشد قارچ در میوه و سبزیجات استفاده می شود. محصول فوق به عنوان بافر در تولید نوشابه های گاز دار نیز استفاده می گردد. در مرباها نیز از آن به عنوان تنظیم کننده اسیدیته استفاده می شود.

موارد مصرف در سلامتی

خواص بافری سیترات سدیم موجب شده است تا از آن در کنترل pH استفاده شود. از این ماده برای کنترل پی اچ در صنایع دارویی و آرایشی جهت بهبود ماندگاری و تقویت مواد نگهدارنده بهره برده می شود. این ماده به عنوان یک ضد انعقاد خون شناخته شده و یون سیترات، کلات کلسیم را تشکیل می دهد که در نتیجه از لخته شدن خون جلوگیری می کند

از دیگر موارد مصرف این ماده، کاربرد آن در خوش بو کننده های موی سر است. در صابون و محصولات مراقبت از پوست نیز از سیترات سدیم استفاده می شود.

مضرات سیترات سدیم

مواد شیمیایی با هدف فواید و خواص مطلوب تولید و در بخش صنعت عرضه می گردند. اما این ترکیبات در عین فوایدی که دارند، مضراتی را نیز شامل می شوند. برخی از مضرات این ماده افزایش وزن، ضعف و گرفتگی عضلات، بد خلقی و بی قراری، تپش قلب، سیاه شدن مدفوع یا مدفوع خونی و تشنج را شامل می شود. در مصارف دارویی سیترات سدیم حتما با پزشک متخصص مشورت نمایید زیرا امکان تداخلات دارویی وجود دارد. برای نگهداری این ماده آن را به دور از رطوبت و بازهای قوی نگهداری نمایید.

سخن آخر

در صنایع، مواد شیمیایی مختلفی معرفی شده و مورد استفاده قرار می گیرند. هر یک از این ترکیبات ویژگی های خاصی داشته و با توجه به خواص منحصر به فرد خود مورد استفاده قرار می گیرند. توجه شود که ترکیبات شیمیایی علاوه بر مزایا می توانند دارای مضراتی هم برای سلامتی انسان و یا محیط زیست باشند؛ بنابراین در مصرف آن ها باید احتیاط لازم رعایت شود. این ترکیبات با توجه به خواص و کاربردشان از قیمت های مختلفی نیز برخوردارند. برای خرید این محصولات و یا اطلاع از قیمت آن ها می توان به مراکز فروش مواد شیمیایی و یا سایت های معتبر مراجعه نمود.