مهندسی کشاورزی_زراعت و اصلاح نباتات - شیمی مواد پاک کننده

این مقاله شامل 32 صفحه می باشد 

نگاه کلی 

منظور از پاک کنندهها (detergehts) ، موادی هستند که ذرههایچربی و چرک را از پارچهها و یا اجسام دیگر بزدایند و در انواع مختلف تهیه میشوند

. اولین ماده ای که به عنوان شوینده ساخته شد،صابونبود. از عمر صابون صدهاسال میگذرد.

آخرین دستگاههای صابون کشف شده ، مربوط به 2000 سال پیش است، 700 سالاست که صابونسازی بطور صنعتی و به مقادیر زیاد ساخته میشود و 200 سال است که ساختآن ، متحول گشته و به صورت کلاسیک و مدرن در آمده است.

از آن زمان تا کنون ،تعداد شویندهها به حدی رسیده که قابل شمارش نیست، بطوری که امروزه در حجم انبوهی ازشویندهها ، به همراه تبلیغات آنها مواجه شدهایم.

در حال حاضر در برخی کشورها ،تقریبا بیش از 80 درصد از مواد پاک کننده مصرفی از شویندههای سنتزی تهیه میشوند. لکن در مصارف عمومی واژه صابون ، مشخص کننده یک نمک فلز قلیایی یا آمونیوم یک اسیدکربوکسیلیک راست زنجیر با تعداد 10-18 اتم کربن است و نام مواد شوینده به موادصناعی با ساختمان مشابه اطلاق میشود. از این مواد ، در مصارف عدیده ای از جمله برایپاک کردن ، شستشو و در فرایندهای نساجی و غیره استفاده میگردد.

از طرف دیگر، صابونهای فلزی ، کربوکسیلاتهای قلیایی خاکی یا فلزات سنگین با زنجیره طویل هستند

. این صابونها در آب نامحلول بوده و در سیستمهای غیر آلی ، به عنوان مثال موادافزودنی به روغنهای روان کننده ، جلوگیری کننده از زنگ زدگی ، ضد آب کردن مواد وسوختهای ژلاتیندار (مواد سوختنی مانند بنزین که با مواد غلیظ کننده ممزوج شدهاند واز آنها در بمبهای ناپالم و شعله افکنها استفاده میشود) ، قارچکشها دارای کاربردمیباشد.

خصوصیت قابل توجه این است که عدم توازن پلاریته (قطبیت) در داخلمولکول صابونها و مواد شوینده و پاک کننده ، موجب ابراز قابلیت انحلال و ماهیت فازغیر معمول در حلالهای قطبی و غیر قطبی میشود.

این رفتار ، دقیقا باعث سودمندی چنینترکیباتی در زمینههای خیس شوندگی ، قابلیت انحلال ، شویندگی (در مورد شستشو و خشکشویی بصورت ترامان) ، رنگرزی و بسیاری از سایر فراوردههای صنعتی و خانگیاست.

ترکیب اساسی ساختمان مولکولی پاک کنندهها موجب بوجود آمدن چنین صفاتیمیگردد. 


انواع مواد پاک کننده 

صابون (Soap) 

صابونها را میتوان از هیدرولیز قلیاییچربیها و روغنهای طبیعی (استر اسیدهای چرب با گلیسرول) مانند پیه ، روغنهای نارگیل، زیتون ، نخل و تالو تهیه کرد که این واکنش به نامفرایند صابونی شدن (Saponification) موسوم است:

C3H5(OOCR)3 + 3NaOH → 3NaOOCR+C3H5(OH)3

باید توجه داشت که در روشهای جدید ، از هیدرولیز مستقیمچربیها بوسیله آب در دمای زیاد استفاده می شود. این موضوع ، تصفیه و ایزولاسیوناسیدهای چرب را که به صابونها خنثی میشوند، ممکن ساخته، اساس یک فرایند پیوسته رابوجود میآورد. از نقطه نظر شیمیایی ، صابونها ، نمکهای فلزی اسیدهای چرب (اسیدهایکربوکسیلیک) راستزنجیر با حدود 10-18 اتم کربن میباشند.

با اینکه همه نمکهایفلزی اسیدهای چرب ، صابون هستند، اما تنها نمکهای قلیایی مانند (سدیم و پتاسیم) درآب حل میشوند و خاصیت پاککنندگی دارند. نمکهای فلزهای قلیایی خاکی (مانند کلسیم ومنیزیم و..) در آب حل نمیشوند. از این رو صابونهای معمولی در آب سخت در مجاورتیونهای کلسیم و منیزیم رسوب میکنند.

به این ترتیب صابون خوب کف نمی کند و خاصیت پاککنندگی خود را از دست میدهد.

نمکهای آلومینیوم اسیدها نیز در آب نامحلول ودر روغنها محلول هستند و از این ماده ، در چربیهای نرم کننده ، رنگ ، روغن جلا و ضدآب کردن مواد استفاده میشود.

نمک اسیدهای فلزات سنگین مانند کبالت یا مس نیز بعنوانماده خشک کننده در رنگهای ساختمانی و جوهر ، قارچ کش ها و مواد ضد آب استفادهمیشود.

کیفیت و مرغوبیت صابون ، به نوع چربی روغن بکار رفته بستگی دارد. لذااز خالصترین و بیبو ترین آنها استفاده میگردد. علاوه بر چربی و قلیا مواد افزودنیدیگری هم در فرمولاسیون صابون وارد میشوند.

این مواد عبارتند از:مواد جلوگیری کنندهاز اکسیداسیون مثلتری اتانول آمیناولئات، مواد جلوگیری کننده از فسادصابون مانند دی سیانو دی آمیدو سدیم سولفانیلات ، روغنهای معطره برای ایجاد بوی خوبصابون و غیره. 
پاک کننده های سنتزی (Synthetic detergents) 

موادشوینده سنتزی که امروزه بسیار مورد استفاده قرار میگیرند، مانند صابون ، از یکزنجیر هیدروکربن متصل به نمک یک اسید محلول در آب تشکیل شده است. البته در تهیه اینپاک کنندهها باید توجه داشت که طول زنجیر و نوع هیدروکربن مورد استفاده بطور مناسبانتخاب گردد.

از گروههای قطبی مشتق شده از اسید سولفوریک در حد بسیار عمومی برایجایگزینی کربوکسیلات استفاده میگردد.

بعنوان مثال میتوان به آلکیل سولفاتها (ROSO3Na) ، آلکان سولفوناتها (RSO3Na) و آلکیل آریل سولفوناتها (R-C6H4-SO3Na) اشاره کرد و از مهمترین این مواد میتوانسدیم لوریل (دودسیل) سولفات (C12H25-OSNa) وسدیم دودسیل بنزن سولفونات (C12H25-C6H4-SO3-Na) را که دارای قدرت پاک کنندگی بالایی هستند، نام برد

. استرها و آمید اسیدهای چرب نیز که ازتورین (H2NCH2CH2SO3H) واسیدایزاتیونیک (HOCH2CH2SO3H) تهیه میشوند، از جمله اولین ترکیباتسنتزی تلقی میشوند. مضافا ،آلکان فسفوناتهامعرف نوع دیگری از مواد صناعیآنیونی میباشد.

از طرف دیگر احتمال دارد که تغییر و اصلاح گروههای قطبیبوسیله تغییر در علامت بار الکتریکی یون فعال در سطح مسیر شود. یک مثال بسیار معروفاز مواد شوینده کاتیونی (invert soaps) ، ملح آمونیوم نوع چهارم این طبقهبفرمولC16H33N(CH3)Brاست.

در طبقه دیگر یعنی مواد شوینده غیر معدنی ، گروهقطبی عبارت از گروه آب دوست غیر مجتمع شده میباشد که معمولا حاوی چند گانگی وظایفاکسیژن (اتر و الکل) است که در پیوند هیدروژنی با آب برگزیده شده است. مثالی در اینمورد ، استر تهیه شده از یک اسید چرب و قند است.

از انواع عمومی دیگر ،میتوان به پلیمریزاسیون تعدادی از واحدهای اکسید اتیلن با یک الکل اشاره کرد کهدارای فرمول عمومیR-O-(CH2CH2O)2Hمیباشد. همچنین اکسیدهای آمین مانندR-N(CHsub>3)2→Oو اکسیدهای فسفین منسوب آنها نیز تهیه شدهاند. مهمترینشوینده های سنتزی عبارتند از: 
صابون مایع

صابون مایع ، در واقعاز نظر مواد تشکیل دهنده ، جزو صابونها محسوب نمیشود و از پاک کننده های سنتزیمیباشد. البته اگر در ساختمان معمولی از روغن نارگیل زیاد و یا روغن هایی مثل روغنبزرک استفاده شود، میتوان صابون را به صورت مایع در آورد. صابونهای مایع ، علاوه برماده اولیه و اصلی خود ، دارای مواد دیگری مثل نرم کننده ، پاک کننده و کف کننده ،ضد باکتری و چرب کننده هستند. 


شامپوها

شامپوها نیز از پاک کننده های سنتزی هستند. ماده اصلی تشکیل دهندهشامپوها عبارتند از: عامل پاک کننده که خود شامل سه دستهمواد فعال سطحیآنیونی (مثلسدیم لوریل اتر سولفاتوتری اتانول آمین سولفات،آمفوتری (مثلبتائین کوکوآمیدوپروپیل) وغیر یونیهستند. عامل تقویت کننده کف (مثلبتائین) ،عامل حالت دهنده مووعامل نگهدارنده (مواد ضدعفونی کنندهو میکروب کش) ،عامل صدفیکنندهمثلاتیلن گلیکولوعامل غلیظ کنندهمثلنمک طعاموعامل رنگ و بومثلعصاره گیاهان. 
پودرهای لباسشویی

پودرها ماشین لباسشویی نسبت به پودرهای رختشویی چند ماده اضافه دارندکه بر قدرت پاک کنندگی آنها میافزاید. یکی از این مواد ،پر بوراتاست که ازسفید کننده ها و رنگ برهاست.

اجزای اصلی پوردهای لباسشویی شامل موارد زیر هستند: 
ماده اصلی و فعال (مواد غیریونی و آنیونی) که عامل پاک کنندگی و جدا کردن چرکاز لباس است، عامل قلیایی کننده (مثل سیلیکات ها) که از خوردگی بدنه لباسشوییجلوگیری می کند، عامل سفیدکننده و رنگ سرکه معمولا پربورات سدیم است، عامل کنترلکننده کف و پاک کننده کمکی ، عامل کاهش سختی آب که به پاک کنندگی هم کمک میکند (مثلفسفات ها) ، عامل جلوگیری از رسوب مجدد چرک مثل CMC از شستن دوباره چرک روی لباسجلوگیری میکند، اپتیکال براتیز که باعث درخشندگی پارچه میشود، مواد میکروب کش وضدعفونی کننده. 
سفید کننده ها و رنگ برها

بسیاری از لکه برهاموادی هستند که از آنها به عنوان سفید کننده ، ضدعفونی کننده و پاک کننده استفادهمیشود. رایج ترین ماده ای که از آن به عنوان سفید کننده استفاده میشود، آب ژاول استکه خاصیت ضدعفونی کننده نیز دارد، زیرا یک سفید کننده کلردار است و از سفید کنندههای دیگر ، پربورات سدیم است که از آن ، بیشتر در خشک شوییها و نیز در ترکیبپودرهای ماشین لباسشویی استفاده میشود.

قدرت سفیدکنندگی پربورات از آب ژاول کمتراست.

آب اکسیژنه یا پراکسید هیدروژن هم یک ماده رنگ بر و سفید کننده است. علاوه بر مواد ذکر شده ، موادی مثل الکل ، آمونیاک ، استن ، اسید نیتریک ، اسیداگزالیک ، تربانیتن ، جوش شیرین ، کربنات سدیم ، تتراکلریدکربن و غیره نیز خاصیترنگ بری و پاک کنندگی دارند.