حلال ها و محلول ها

منبع : www.tofico.ir

حلال جزء مهمي از محلول است. حلال ها مواد شيميايي هستند كه مواد ديگر را در خود حل مي كنند. حلال ها به طور كلي به دو دسته حلال هاي قطبي و حلال هاي غير قطبي تقسيم مي شوند. در حلال قطبي، ذرات تشكيل دهنده حلال قطبي بوده و يكديگر را با نيروي جاذبه ي الكتروستاتيكي جذب مي نمايند.

مهمترين حلال قطبي آب مي باشد. انواع اسيدها مانند سولفوريك اسيد H2SO4 و هيدروزن فلوئوريد HF ، نيز در اين دسته قرار مي گيرند.

در حلال هاي غير قطبي ، ذرات حلال غيرقطبي بوده و بنابراين تنها نيروي جاذبه ي ضعيف واندروالسي بين ذرات وجود دارد، به همين دليل اين حلال ها اغلب، داراي نقطه ي جوش بسيار پايين بوده و فرار هستند.

حلال هاي آلي نسبت به حلال هاي غير آلي يا حلال هاي معدني، قطبيت كمتري دارند و درنتيجه معمولا" اين دسته از حلالها ، مواد غير قطبي را بهتر در خود حل مي كنند. چند حلال در زير آمده است. حلالها موقعي مفيد هستند كه مايع باشند به عنوان مثال آب در محدوده ي 0 تا 100 درجه سانتيگراد مايع مي باشد، پس تنها در اين محدوده دمايي مي توانند به عنوان حلال مورد استفاده قرار گيرند. هنگامي موادي كه قرار است حل شوند، در دماهاي پايين تر يا بالاتر قرار داشته باشند بايد از حلالهاي ديگر استفاده نمود. محدوده مايع بودن برخي حلالها در زير آمده است:

متانولCH3OH كه خواصي شبيه آب را دارد.

اتانول CH3-CH2OH

پروپانون CH3-CH2-HC=O

1-پروپانول CH3-CH2-CH2OH

1-بوتانول CH3-CH2-CH2-CH2OH

اتيل استات C4H8O2

اتوكسي اتان C4H10O

تولوئن C7H8

بنزن C6H6

كربن تتراكلريد CCl4

سيكلوهگزان C6H12

دي متيل فرم آميد با نام اختصاري DMF و فرمول HC(O)N(CH3)2 محدوده مايع بودن بين 61- تا 153 درجه سانتيگراد مي باشد.

تترا هيدرو فوران با نام اختصاري THF و فرمول CH8O كه به شكل يه حلقه ي پنج ضلعي است كه در يكي از گوشه هايش اتم اكسيژن قرار گرفته است. محدوده مايع بودن بين 65- تا 66 درجه سانتيگراد مي باشد.

دي متيل سولفوكسيد با نام اختصاري DMSO و فرمول (CH3)2SO محدوده مايع بودن بين 18 تا 189 درجه سانتيگراد مي باشد.

هگزا متيل فسفر آميد با نام اختصاري HMP و فرمول OP[N(CH3)2]

استونيتريل CH3CN محدوده مايع بودن بين 45- تا 82 درجه سانتيگراد مي باشد.

نيترومتان CH3NO2 محدوده مايع بودن بين 29- تا 101 درجه سانتيگراد مي باشد.

دي كلرومتان CH2Cl2 محدوده مايع بودن بين 97- تا 40 درجه سانتيگراد مي باشد.

سولفولان C4H8SO2 (يك حلقه ي پنج ضلعي است كه SO2 يك گوشه و چهار CH2 گوشه هاي ديگر را تشكيل داده اند. محدوده مايع بودن بين 28 تا 285 درجه سانتيگراد مي باشد.

پروپان-1و2-ديول كربنات C4H6O3 . يك حلقه ي پنج ضلعي كه C=O يك گوشه و دو تا o نيز دو گوشه ، CH2 يك گوشه و H3CH گوشه ديگر را تشكيل مي دهند. اين حلال از 49- تا 242 درجه سانتيگراد مايع مي باشد.

طبق يك اصل كلي، مواد قطبي در حلال هاي قطبي و مواد غيرقطبي در حلال هاي غير قطبي حل مي شوند.

حلال هاي آلي دسته ي بسيار مهمي از حلال ها را تشكيل مي دهند كه در زندگي كاربردهاي بسياري دارند. به عنوان مثال، حلال ادكلن ها، انواع اسپري ها، چسب ها و ... انواع الكلها و ديگر حلال هاي آلي را تشكيل مي دهند. چند حلال بسيار مهم صنعتي عبارتند از:

دي متيل فرم آميد با نام اختصاري DMF و فرمول HC(O)N(CH3)2

تترا هيدرو فوران با نام اختصاري THF و فرمول CH8O كه به شكل يه حلقه ي پنج ضلعي است كه در يكي از گوشه هايش اتم اكسيژن قرار گرفته است.

دي متيل سولفوكسيد با نام اختصاري DMSO و فرمول (CH3)2SO

بيان شد كه الكلها دسته ي بسيار مهمي از حلال هاي صنعتي را تشكيل مي دهند. ميان ذرات حلال در الكلها، پيوند هاي هيدروزني مي باشد، اما يك سر الكلها، سر آلي و غيرقطبي آنها مي باشد درنتيجه اين حلالها مي توانند هم مواد غيرقطبي را با سر غيرقطبي در خود حل كنند و هم مواد يكه مي توانند با آن پيوند هيدروزني برقرار نمايند، مانند آب.

ميان ذرات حلال غيرقطبي، فقط نيروهاي واندروالس وجود دارند. ميان ذرات ماده ي حل شده غير قطبي نيز فقط نيروهاي واندروالس وجود دارند. بنابراين تمام ذرات موجود در محلول، فقط تحت تاثير اين نيرو هستند و امكان تشكيل محلول وجود دارد.

يك مثال حلال هاي غير قطبي، هيدروكربنهاي سير شده خطي مانند هگزان است. موم كه يك ماده ي غيرقطبي است در هگزان حل خواهد شد.

البته تمام اجسام غيرقطبي در يكديگر حل نمي شوند. حال متداولترين نوع محلول يعني، يك جامد حل شده در يك مايع را در نظر مي گيريم. انحلال پذيري يك جامد غيرقطبي در يك مايع غيرقطبي به دو عامل بستگي دارد: دماي ذوب و آنتالپي ذوب آن. وقتي اين جامد حل مي شود، محلول مايع به دست مي آيد. جامد تغيير فاز مي دهد. جامدهايي كه دماي ذوب و انتالپي ذوبشان بالاست، انحلال پذيري بيشتري نشان مي دهند. اين تفاوت به علت نيروهاي جاذبه قويتر در بلورهاي اجسامي است كه دماي ذوب بالا دارند. در جريان حل شدن بايد بر اين نيروها فايق آمد.

برخي از حلال ها مانند كربن تتراكلريد CCl4 كلروفرم CHCl3 به شدت سمي مي باشد. همچنين كار با اسيدها مهارت و تدابير خاص مي طلبد.

اثرات زيان اور حلال هاي آلي در محيط هاي كوچك خود را نشان مي دهد ، زيرا حلال هاي آلي به مراتب بسيار فرار بوده و درنتيجه به ديلي سمي بودن ، هم براي انسان و هم موجودات زنده ديگر زيان دارد.

يكي از مهارتهاي كار با حلال ها اين است كه حلال هاي بي خطرتر پيدا كنيم: اغلب در آزمايشگاه ها، بايد سعي كنيم كه استفاده از حلال هاي سمي براي حل كردن موادي كه در واكنش شيميايي به كار برده مي شوند، را حذف نماييم.

بسياري از حلال ها كه در مقادير زياد در صنعت به كار برده مي شوند براي سلامت انسان مضر هستند يا مي توانند خطرات ديگري مانند آتش سوزي و انفجار به وجود آورند. حلال هايي كه به طور گسترده استفاده مي شوند و براي سلامت انسان مضر باشند شامل تتراكلريد كربن، كلروفورم، و پركلورواتيلين هستند.

http://www.tofico.ir