ادامه دسته بندی حلالها بنا به خواص فیزیکی

 

همانگونه که از خاطرتان گذشت شرکت کویر شیمی در مقاله قبلی به دسته بندی حلالها پرداخت.

دسته بندی حلالها از روی خواص فیزیکی و عوامل ویژه انها عوامل متعددی داشت.

شرکت کویر شیمی در این مقاله به شرح مختصری از دو مورد دیگر از دسته بندی حلالها می پردازد.

دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی:

دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی یکی از روش‌های مهم برای شناخت، مقایسه و انتخاب حلال‌های مناسب در صنایع مختلف است. حلال‌ها مواد شیمیایی هستند که می‌توانند مواد دیگر را در خود حل کرده یا به صورت یکنواخت با آن‌ها مخلوط شوند. با توجه به تنوع بسیار زیاد حلال‌ها، شناخت ویژگی‌های فیزیکی آن‌ها می‌تواند در انتخاب حلال مناسب برای تولید رنگ، تینر، چسب، جوهر چاپ، پوشش‌های صنعتی و بسیاری از فرآیندهای شیمیایی اهمیت زیادی داشته باشد.

در مقالات قبلی، حلال‌ها را از جنبه‌های مختلف بررسی کردیم. در دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی، ویژگی‌هایی مانند نقطه جوش، دمای جوش، نقطه اشتعال، دمای خوداشتعالی و نقطه آتش‌گیری اهمیت زیادی دارند. این ویژگی‌ها علاوه بر تأثیر بر عملکرد حلال، در نحوه نگهداری، حمل‌ونقل و استفاده ایمن از آن نیز مؤثر هستند.

منظور از خواص فیزیکی حلال‌ها چیست؟

خواص فیزیکی به ویژگی‌هایی گفته می‌شود که بدون تغییر ماهیت شیمیایی یک ماده می‌توان آن‌ها را بررسی و اندازه‌گیری کرد. در مورد حلال‌ها، ویژگی‌هایی مانند رنگ، بو، چگالی، ویسکوزیته، فراریت، نقطه جوش، فشار بخار و نقطه اشتعال از جمله خواص فیزیکی مهم محسوب می‌شوند.

هر یک از این ویژگی‌ها می‌تواند اطلاعات مشخصی درباره رفتار حلال در شرایط مختلف در اختیار مصرف‌کننده قرار دهد. برای مثال، حلالی که نقطه جوش پایین‌تری دارد معمولاً در دمای پایین‌تری تبخیر می‌شود و حلالی که نقطه اشتعال پایین‌تری دارد، در شرایط خاص می‌تواند سریع‌تر بخارات قابل اشتعال ایجاد کند.

بنابراین دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی تنها یک تقسیم‌بندی علمی نیست، بلکه در انتخاب صحیح مواد اولیه و طراحی فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد دارد.

نقطه جوش در دسته‌بندی حلال‌ها:

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که در دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی مورد توجه قرار می‌گیرد، نقطه جوش است.

نقطه جوش دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار محیط برابر می‌شود و مایع شروع به جوشیدن می‌کند. به زبان ساده، در این دما حلال از حالت مایع به بخار تبدیل می‌شود.

حلال‌های مختلف دارای نقاط جوش متفاوتی هستند. برخی حلال‌ها در دماهای نسبتاً پایین به جوش می‌آیند و برخی دیگر برای تبخیر شدن به دمای بالاتری نیاز دارند.

نقطه جوش می‌تواند روی سرعت تبخیر حلال، فرآیند خشک شدن رنگ و پوشش و همچنین شرایط مورد نیاز برای جداسازی یا تقطیر تأثیر بگذارد.

برای مثال، در تولید برخی محصولات صنعتی، انتخاب حلال با نقطه جوش مناسب اهمیت زیادی دارد؛ زیرا اگر حلال بیش از اندازه سریع تبخیر شود، ممکن است روی کیفیت نهایی محصول تأثیر بگذارد و اگر بیش از حد دیر تبخیر شود، زمان خشک شدن افزایش پیدا می‌کند.

تفاوت نقطه جوش و دمای جوش:

گاهی اصطلاحات «نقطه جوش» و «دمای جوش» به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. در کاربردهای عمومی، هر دو اصطلاح به دمایی اشاره دارند که در آن یک مایع در شرایط مشخص شروع به جوشیدن می‌کند.

با این حال، نقطه جوش یک ویژگی مشخص از ماده است که به فشار نیز وابسته است. به همین دلیل، ممکن است یک حلال در فشارهای مختلف، دمای جوش متفاوتی داشته باشد.

این موضوع در فرآیندهای صنعتی مانند تقطیر و بازیابی حلال‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد. در فشار پایین‌تر، بسیاری از مایعات در دمای پایین‌تری به جوش می‌آیند.

از این رو هنگام بررسی مشخصات فنی یک حلال، باید شرایط اندازه‌گیری و فشار مورد نظر نیز در نظر گرفته شود.

نقطه اشتعال چیست؟

یکی دیگر از مهم‌ترین ویژگی‌ها در دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی، نقطه اشتعال است.

نقطه اشتعال پایین‌ترین دمایی است که در شرایط مشخص، یک مایع می‌تواند بخارات کافی برای ایجاد مخلوط قابل اشتعال با هوا تولید کند و در حضور یک منبع جرقه یا شعله، این بخارات برای لحظه‌ای مشتعل شوند

نقطه اشتعال با قابلیت اشتعال حلال ارتباط مستقیم دارد و یکی از پارامترهای مهم برای ارزیابی خطرات مرتبط با مواد قابل اشتعال محسوب می‌شود.

حلال‌هایی که نقطه اشتعال پایین‌تری دارند، معمولاً در دماهای پایین‌تر می‌توانند بخارات قابل اشتعال ایجاد کنند. به همین دلیل، رعایت اصول ایمنی در هنگام نگهداری، انتقال و مصرف این مواد اهمیت بسیار زیادی دارد.

اهمیت نقطه اشتعال در صنایع:

نقطه اشتعال فقط یک عدد در برگه مشخصات فنی حلال نیست. این ویژگی می‌تواند در تعیین شرایط مناسب نگهداری و استفاده از حلال نقش داشته باشد.

در محیط‌هایی که با حلال‌های قابل اشتعال کار می‌شود، باید عواملی مانند تهویه مناسب، جلوگیری از ایجاد شعله و جرقه، استفاده از تجهیزات مناسب و رعایت دستورالعمل‌های ایمنی مورد توجه قرار گیرد.

در صنایع رنگ و رزین، تولید تینر، چاپ، چسب و بسیاری از صنایع شیمیایی، شناخت نقطه اشتعال حلال‌ها برای انتخاب و استفاده صحیح از مواد اهمیت دارد.

به همین دلیل، در دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی، نقطه اشتعال یکی از شاخص‌های مهمی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

خوداشتعالی یا دمای خوداشتعالی چیست؟

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم حلال‌ها، دمای خوداشتعالی یا خودسوزی است. دمای خوداشتعالی دمایی است که در آن یک ماده، در شرایط مشخص و بدون نیاز به شعله یا جرقه خارجی، می‌تواند در حضور اکسیژن شروع به سوختن کند.

خوداشتعالی با نقطه اشتعال تفاوت دارد.

در نقطه اشتعال معمولاً یک منبع اشتعال خارجی مانند شعله یا جرقه برای شروع احتراق مورد نیاز است؛ اما در خوداشتعالی، ماده در شرایط مشخص می‌تواند بدون وجود منبع اشتعال خارجی وارد فرآیند احتراق شود.

این تفاوت در طراحی محیط‌های صنعتی، انتخاب تجهیزات و رعایت اصول ایمنی اهمیت زیادی دارد.

تفاوت نقطه اشتعال و دمای خوداشتعالی:

برای درک بهتر دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی، باید تفاوت میان این دو ویژگی را بدانیم.

نقطه اشتعال: دمایی است که بخارات ماده در حضور منبع اشتعال خارجی می‌توانند برای لحظه‌ای مشتعل شوند.

دمای خوداشتعالی: دمایی است که ماده در شرایط مشخص می‌تواند بدون شعله یا جرقه خارجی شروع به احتراق کند.

بنابراین این دو ویژگی را نباید یکسان در نظر گرفت. هر دو پارامتر اطلاعات مهمی درباره رفتار حلال در برابر حرارت و آتش ارائه می‌کنند، اما مفهوم و شرایط وقوع آن‌ها متفاوت است.

نقطه آتش‌گیری چیست؟

اصطلاح دیگری که ممکن است در مشخصات برخی مواد و حلال‌ها دیده شود، نقطه آتش‌گیری یا Fire Point است.

نقطه آتش‌گیری دمایی است که در آن بخارات ایجادشده از مایع، در حضور منبع اشتعال، پس از روشن شدن می‌توانند به سوختن خودپایدار ادامه دهند.

این ویژگی با نقطه اشتعال تفاوت دارد. در نقطه اشتعال، اشتعال بخارات ممکن است تنها برای مدت کوتاهی اتفاق بیفتد، اما در نقطه آتش‌گیری شرایط به گونه‌ای است که سوختن می‌تواند ادامه پیدا کند.

شناخت این تفاوت‌ها برای افرادی که با حلال‌ها و مواد قابل اشتعال سروکار دارند، اهمیت زیادی دارد.

رابطه نقطه جوش و فراریت حلال:

نقطه جوش و فراریت حلال ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند. به طور کلی، بسیاری از حلال‌هایی که نقطه جوش پایین‌تری دارند، تمایل بیشتری به تبخیر در دماهای معمول دارند.

فراریت حلال می‌تواند روی سرعت خشک شدن رنگ، پوشش یا چسب تأثیر بگذارد. به همین دلیل، در فرمولاسیون محصولات صنعتی نمی‌توان تنها بر اساس قدرت حل‌کنندگی یک حلال تصمیم‌گیری کرد.

برای مثال، در تولید تینر ممکن است ترکیبی از چند حلال با ویژگی‌های متفاوت استفاده شود تا سرعت تبخیر و عملکرد محصول به شرایط مورد نظر نزدیک شود.

به همین دلیل دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی در کنار بررسی خواص شیمیایی، نقش مهمی در انتخاب مواد اولیه دارد.

تأثیر خواص فیزیکی حلال بر کاربرد آن:

خواص فیزیکی حلال‌ها می‌توانند تعیین کنند که یک ماده برای چه کاربردی مناسب‌تر باشد. برای نمونه، در صنایع رنگ و پوشش، سرعت تبخیر اهمیت زیادی دارد.

اگر حلال خیلی سریع تبخیر شود، ممکن است سطح رنگ قبل از آنکه فرآیند تشکیل فیلم به شکل مناسب انجام شود خشک شود. از طرف دیگر، تبخیر بیش از حد کند نیز می‌تواند زمان خشک شدن را افزایش دهد.

همچنین چگالی، ویسکوزیته، فشار بخار و نقطه جوش می‌توانند روی نحوه استفاده از حلال و رفتار آن در فرمولاسیون اثر بگذارند.

بنابراین هنگام انتخاب یک حلال، بهتر است مجموعه‌ای از خواص آن به صورت هم‌زمان بررسی شود و تنها یک ویژگی ملاک تصمیم‌گیری قرار نگیرد.

چرا شناخت خواص فیزیکی حلال‌ها اهمیت دارد؟

شناخت ویژگی‌های فیزیکی حلال‌ها از چند جهت اهمیت دارد. نخست اینکه این اطلاعات به تولیدکننده کمک می‌کند ماده مناسب را برای یک فرآیند خاص انتخاب کند.
دوم اینکه خواص فیزیکی می‌توانند روی کیفیت محصول نهایی تأثیر داشته باشند. در محصولاتی مانند تینر، رنگ و پوشش، انتخاب نادرست حلال ممکن است موجب تغییر زمان خشک شدن، قدرت حل‌کنندگی، ظاهر سطح و سایر ویژگی‌های محصول شود.
سومین موضوع، ایمنی است. حلال‌های قابل اشتعال باید بر اساس ویژگی‌هایی مانند نقطه اشتعال و دمای خوداشتعالی به شکل مناسبی نگهداری و مصرف شوند.
در نهایت، شناخت این ویژگی‌ها به کارشناسان کمک می‌کند بتوانند حلال‌های مختلف را با یکدیگر مقایسه کرده و انتخاب دقیق‌تری داشته باشند.
کاربرد دسته‌بندی حلال‌ها

حلال‌ها در تولید تینر:

در صنعت تولید تینر، شناخت خواص فیزیکی حلال‌ها اهمیت بسیار زیادی دارد. تینر معمولاً ترکیبی از چند ماده حلال است که برای رقیق کردن رنگ، تنظیم ویسکوزیته، بهبود فرآیند اجرا و ایجاد شرایط مناسب برای خشک شدن استفاده می‌شود.
بنابراین انتخاب اجزای تشکیل‌دهنده تینر باید با توجه به نوع رنگ یا پوشش، سرعت تبخیر مورد نیاز، قدرت حل‌کنندگی و سایر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی انجام شود.
در یک فرمولاسیون مناسب، حلال‌ها باید به گونه‌ای انتخاب شوند که محصول نهایی عملکرد مطلوبی داشته باشد.
به همین دلیل دسته‌بندی حلال‌ها بر اساس خواص فیزیکی می‌تواند یکی از مباحث کاربردی برای شناخت بهتر مواد اولیه مورد استفاده در تولید تینر و سایر محصولات شیمیایی باشد.

نقطه جوش و دامنه جوش:

 

دمای جوش یک ماده بنا به تعریف ،دمایی است که در ان فشار بخار ماده با فشار محیط اطراف ان مساوی باشد.
از نظر تئوری ،دمای جوش معمولا با این حقیقت مشخص می شود که حبابهای بخار بطور مدام ،در داخل فاز مایع ماده توسعه یابند،

اکثر دماهای جوش در فشار معمولی 760میلیمتر جیوه ،اندازه گیری میشود.
اندازه گیری های انجام شده در فشارهای دیگر با ذکر فشار ازمایش بیان میشود.

در موردی که فشار نامعلوم است با استفاده از فرمولی که توسط کرافتز تدبیر شده لست،

دمای جوش در هر فشار معینی می توان تقریبا به دمای جوش در فشار عادی (760میلیمتر )تبدیل شود.

نقطه اشتعال خود بخود و نقطه گرگیری(اذرخش):

خواص فیزیکی معمولا شمل داده های ایمنی مثل اشتعال خودبخود،نقطه اذرخش،دمای افروزش و حدود افروزش پایین و بالا (حدود انفجار) نیز می شوند.

در هر حال ارقام ایمنی ،همان مفهوم چگالی ،جذب نوری یا دمای جوش در خواص فیزیکی را ندارند.
بلکه بیشتر ارقام اعدادی هستند که با روشهای مخصوص بدست امده اند و قابل مقایسه با یکدیگرند.

روش ها و دستگاههایی که برای هر ازمون بکار گرفته می شوند بستگی به دستورالعمل دارند.
به استثنای بعضی هیدروکربنهای کلردار،تمام حلالهای ابی قابل اشتعال اند.

 

 

پایین ترین دمایی که در ان به اندازه کافی حلال در فشار جو تبخیر می شود تا اشتعال ناگهانی مخلوط بخار ان با هوا را مجاز سازد،نقطه اشتعال خودبخود حلال نامیده میشود.
این نقطه اشتعال خودبخود برای هر حلالی در یک دمای متفاوت صورت میگیرد.

وقتی که اکسایش مخلوط بخار/هوا کامل شد،احتراق تمام میشود.بنابراین مدت اشتعال کوتاه است.
گاهی اوقات از نقطه اذرخش حلال نیز ذکری به میان امده است

و این دمایی است دران حلال بعد از افروزش اتفاقی به سوختن در هوا ادامه می دهد.

نقطه اذرخش یک حلال معمولا دمایی تا حدود 10 درجه سانتی گراد بالاتر از نقطه اشتعال ان است.
برای تعیین نقطه اشتعال ،گاهی اشتعال را در ظرفهای باز صورت می دهند وبعضی مواقع در ظرفهای بسته.
قاعدتا نقاط اشتعال اندازه گیری شده در ظروف باز بیشتر از نقاط اشتعال در ظروف بسته اند.

مایعات قابل اشتعال موقعی می توانند در دمای زیر نقطه اشتعال خودشان افروخته شوند که منبع افروزش اتفاقی(خارجی)،ناحیه ای محصور از سطح مایع قابل اشتعال را گرم کند و بعد مخلوط حاصل از بخار حلال و هوا را بیافزاید.(مثل عمل فتیله).

مایعات قابل اشتعال موادی هستند با یک نقطه اشتعال که در 35 درجه سانتی گراد نه جامدند ونه روغنی،در 50درجه سانتی گراد دارای فشار بخار 3/06 بار یا کمتراند یا متعلق به یکی از گروههای زیر هستند:

گروه الف:

مایعاتی با نقطه اشتعال کمتر از 100 درجه سانتی گراد که انحلال پذیری اب گروه (ب) را ندارند.

و عبارتند از:
1-مایعات خطرناک دسته اول:مایعاتی با نقطه اشتعال زیر 20 درجه سانتی گراد
2-مایعات خطرناک دسته دوم :مایعاتی با نقطه اشتعال بین 21 درجه سانتی گراد تا 55 درجه سانتی گراد
3-مایعات خطرناک دسته سوم :مایعاتی با نقطه اشتعال بیش از 55 درجه سانتی گراد تا 100 درجه سانتی گراد

این دستورالعمل ،قواعد ایمنی وسیعی رابرای انبار کردن و حمل و نقل هر دسته از مایعات خطرناک شرح می دهد.

گروه ب:

مایعاتی با نقطه اشتعال 21 درجه سانتی گرادکه در 15 درجه سانتی گراد در هر نسبت در اب حل می شوند.
یا انهایی که اجزاء مایع قابل اشتعال انها در 15 درجه سانتی گراد در هر نسبت مفروض در اب حل میشوند.