حلال شیمیایی چیست؟ حلال (Solvent) به ماده ای اطلاق می شود که قابلیت حل کردن یک ماده دیگر را در خود دارد. عموما بین حل کننده و حل شونده واکنشی رخ نمی دهد و ماده جدیدی تولید نمی شود.به عنوان مثال هنگامی که آب در یک ماده قطبی حل می شود، به دلیل نیرویی که از طرف حلال به مولکول های آب وارد می شود، مولکول های آب از هم جدا شده و در بین مولکول های حلال قرار می گیرند.

آب معروف ترین و فراوانترین حلال معدنی موجود در جهان ماست که به آن لقب حلال جهانی نیز داده شده است.

حلال های شیمیایی عموما در دمای محیط مایع هستند اما به صورت جامد (حلال های یونی) یا گاز (کربن دی اکسید) نیز وجود دارند. حل کردن یک ماده در یک ترکیب دیگر می تواند با هدف های متفاوتی صورت گیرد

• تنظیم ویسکوزیته
• تغییر در خواص دمایی
• زدودن یک ماده از روی یک سطح خاص
• استخراج

و… از جمله کارکردهای یک Solvent می تواند باشد.

انواع حلال ها و دسته بندی آنها

نوع حلال شیمیایی باید بر اساس نوع حل شونده و هدفی که از این کار داریم انتخاب شود، انتخاب حل کننده قطبی برای یک ماده غیر قطبی کاری اشتباه است و اگر قصد داریم که محلول حاصل را در یک واکنش شرکت بدهیم باید به اثرات و واکنش های انجام شده توسط خود حلال نیز توجه داشته باشیم.

در شکل زیر حلالیت نمک طعام در آب نشان داده شده است، همانگونه که ملاحظه می کنید آب یون های سدیم و کلر را از هم جدا کرده و هر کدام از این یونها توسط قسمت های مختلف (مثبت یا منفی) آب احاطه شده اند.

یک دسته بندی مناسب برای انواع حلال های شیمیایی وجود دارد و آن ها را به دو دسته آلی (مواد حاوی کربن) و معدنی (غیر کربنی) تقسیم می کند، در دسته بندی دیگری این ترکیبات به صورت قطبی و غیر قطبی دسته بندی می شوند که در ادامه به همه آنها پرداخته شده است.

انواع حلال های آلی و کاربرد آنها (Organic solvents)

حلال های آلی به سه دسته هیدروکربنی، اکسیژنی و هالوژنی تقسیم می شوند که در ادامه به هر کدام از این دسته ها خواهیم پرداخت:

حل کننده های هیدروکربنی

این مواد به دو دسته آلیفاتیک و آروماتیکی (بنزن، تولوئن، زایلن و …) تقسیم می شوند. این ترکیبات را عموما از نفت خام استخراج می کنند، در برخی موارد ترکیبی از مواد مختلف مورد استفاده قرار می گیرد . به عنوان مثال پارافین های خطی دارای ویسکوزیته پایینی هستند و در عوض پارافین های شاخه دار ویسکوزیته بالایی دارند و خواص دما پایین بسیار خوبی دارند. ترکیبی از این مواد حلالی با ویسکوزیته مناسب و خواص دما پایین خوبی به ما می دهد. در ادامه به معرفی مثال هایی از این مواد و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت.

آلیفاتیک ها (Aliphatic)

ترکیبات آلیفاتیک به موادی اطلاق می شود که در ساختار خود حلقه های آروماتیک ندارند همانند آلکان ها، آلکن ها و … .

سیکلو هگزانون

سیکلوهگزانون مایعی است روغنی که بی رنگ و یا متمایل به زرد است. کاربردهای فراوانی دارد اما به عنوان Solvent برای تولید علف کش ها، سلولز، رزین های طبیعی و سنتزی، واکس ها ، چربی ها و غیره کاربرد دارد.

حلال های آروماتیک (Aromatic)

در ادامه برخی حلال های آروماتیک را بررسی خواهیم نمود :

بنزن (Benzene)

بنزن به عنوان ساده ترین ترکیب آروماتیک شناخته می شود و علی رغم اثرات مضری که می تواند بر بدن انسان بگذارد به دلیل ساختار مولکولی خاصی که دارد استفاده های مختلف و فراوانی از آن می شود. از بنزن در ساخت لاستیک و تایر، صنعت چاپ و ساخت رنگ، تولید رزین، چسپ، نایلون، استایرن و در ترکیب حلال های صنعتی برای پاک کردن گریس و چربی از روی سطوح مختلف، استفاده می شود.

تولوئن (Toluene)

تولوئن یکی دیگر از ترکیبات آروماتیک محبوب است که بیشترین کاربرد آن به عنوان حلال شیمیایی در صنایع مختلف است. هرچند این ماده برای سلامتی انسان مضر است اما خواص و قابلیت های خوبی که در حل کردن ترکیبات مختلف دارد باعث شده است که به صورت گسترده در تولید انواع سوخت ها، محصولات پاک کننده خانگی و صنعتی، پارچه و چرم، گریس و مواد روان کننده و … مورد استفاده قرار بگیرد.

حل کننده های اکسیژنی

در این دسته مواد الکلی، کتونی، آلدهیدی، گلیکول اترها، استر ها و … قرار دارند. در ادامه به معرفی برخی از این مواد خواهیم پرداخت.

اتانول آمین (Ethanolamine)

این ترکیبات در ساختار خود هم گروه الکلی و هم گروه آمینی دارند، این خاصیت باعث شده است که مونو اتانول آمین، دی اتانول آمین و تری اتانول آمین به صورت گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند. یکی از عمده کاربردهای این مواد به عنوان حلال، حذف گوگرد موجود در گازهای خروجی از پالایشگاه هاست. از دیگر موارد کاربرد می توان به استفاده در تولید امولسیفایرها، مواد شوینده، صنعت نساجی و … اشاره کرد.

ایزوبوتانول (Isobutanol)

ایزوبوتانول یک الکل آلیفاتیک است که در دمای اتاق مایع است و رنگی نسبتا شفاف دارد. خواص فیزیک و شیمیایی مناسب این ماده از آن حلالی مناسب ساخته است و در ساخت موادی همچون تینر و حل کننده رنگ، پولیش ماشین، طعم دهنده در صنایع غذایی و … به عنوان حلال مورد استفاده قرار می گیرد.

متیل اتیل کتون (Methyl ethyl ketone)

متیل اتیل کتون یا بوتانون از جمله محبوبترین حل کننده ها در ساخت رنگ و انواع پوشش جامدات است، به صورتی که بیش از نصف این ماده در این صنایع مصرف می شود. از دیگر کاربردهای آن می توان به استفاده در ساخت سیمان و پلیمر اشاره کرد.

حل کننده های هالوژنی

به موادی که در ساختار خود عنصری از گروه هالوژن ها ( کلر، برم و …) داشته باشد، هالوژنی گفته می شود.

متیلن کلراید (methylene chloride)

متیلن کلراید یکی از اعضای خانواده حلال های شیمیایی هالوژنی است که فرار، بی رنگ و سمی است. به دلیل قابلیت بالایی که در حل کردن گریس و چربی ها دارد به صورت گسترده برای پاک کردن آلودگی ها از سطح تجهیزات هواپیما، ریل قطار، تجهیزات خودرو و … استفاده می شود. در پاک کردن گریس و روغن از روی تجهیزات هواپیما بخار این ماده را با فشار روی سطح مورد نظر اعمال می کنند. علاوه بر مصارف پاک کنندگی از متیلن کلراید در ساخت رنگ، پلاستیک، فیلم عکاسی و جوهر چاپ هم استفاده می شود.