به نام خدا
مواد شیمیایی صنعتی
مواد شیمیایی صنعتی در گروه پرمصرف ترین گرید مواد اولیه تولیدی واحدهای تولید کننده مواد شیمیایی می باشد که در تولیدات همه صنایع شیمیایی از قبیل شیمیایی، معدنی، فلزی و غیر فلزی، پتروشیمی، نفت، گاز و کشاورزی به کار می رود. این مواد ترکیب ساده و ویژگی های مشخصی دارند. انواع مواد شیمیایی صنعتی با توجه به معیارهای مختلف دسته بندی متفاوتی دارند. مواد شیمیایی صنعتی در صنایعی مثل رنگ و رزین، چسب، نساجی، متالورژی، جواهرات و طلا سازی و همچنین برای تحقیق و توسعه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع مواد شیمیایی صنعتی با توجه به معیارهای مختلف، تقسیم بندی می‌شوند. در دنیای مواد و ترکیبات شیمیایی با ساختارهای مولکولی متفاوتی روبه رو هستیم. هر کدام از این ترکیبات، خواص فیزیکی و شیمیایی مخصوص به خود را دارند و معمولاً در گریدهای صنعتی و آزمایشگاهی در بازار به فروش می‌رسند.
مواد اولیه صنعتی در کارخانه‌های مواد شیمیایی در طول یک سال، میلیون‌ها تن تولید می‌شوند. در تمام کشورهای جهان، صنایع شیمیایی جزو صنایع اصلی محسوب می‌شوند.
معیارهای طبقه بندی مواد شیمیایی
طبقه بندی مواد شیمیایی صنعتی بر اساس معیارهای زیر انجام می‌شود:
• میزان سمی بودن ماده
• اشتغال پذیری – قابلیت انفجار
• میزان خطرناک بودن برای محیط زیست
• ماهیت خورندگی
• ایمنی کار با مواد شیمیایی
• خواص فیزیکی و شیمیایی
• واکنش پذیری شیمیایی با سایر ترکیبات
• امکان خروج گاز یا بخارات؛ یا ذرات جامدآلاینده در محیط
مواردی که در فوق به آن اشاره شد فاکتورهای اصولی و مهم هستند.
در برگه اطلاعات ایمنی هر ترکیب شیمیایی، تمام این موارد ثبت شده است. برگه اطلاعات ایمنی یک ترکیب با عبارت مخفف MSDS نمایش داده می‌شود.
این برگه ایمنی، اطلاعات خوبی را درباره ترکیبات شیمیایی و شیوه‌های مصرف، نگهداری و کار کردن با آن در اختیار ما می‌گذارد.
علاوه بر تمام معیارهای اشاره شده در بالا، سایر نکات مهم در کار کردن با مواد شیمیایی صنعتی و یک سری علائم به خصوص به صورت استاندارد معرفی شده است.
زمانی که این علائم برای هر ترکیب شیمیایی نمایش داده شود، به راحتی می‌توان از ماهیت آن اطلاع پیدا کرد.
انواع مواد شیمیایی صنعتی بر اساس ساختار مولکولی
در یک طبقه بندی، مواد شیمیایی صنعتی به دو دسته ترکیبات آلی و معدنی تقسیم بندی می‌شوند. هر یک از این ترکیبات تعاریف خاص خود را دارند.
۱-مواد شیمیایی آلی:
مواد شیمیایی آلی به ترکیباتی گفته می‌شود که اتم‌های هیدروژن، اکسیژن و کربن در ساختار آن‌ها وجود دارد. هیدروکربن‌ها متداول‌ترین ترکیبات شیمیایی آلی هستند.
از این مواد شیمیایی برای تولید سموم دفع آفات و حشره‌کش‌ها استفاده می‌شود. اگر نامی از ترکیبات آلی فرار هم در گروه مواد شیمیایی شنیدید، در حقیقت، برخی از ساختارهای هیدروکربنی هستند که برای محیط زیست به عنوان یک آلاینده عمل می‌کنند.
۲-مواد شیمیایی معدنی:
مواد شیمیایی صنعتی از گروه ترکیبات معدنی به ترکیباتی گفته می‌شود که عناصر رایج در پوسته زمین در ساختار مولکولی آن ها وجود دارد.
ترکیباتی که شامل عناصر فلزی، اکسیدهای فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی و ترکیبات فلزات واسطه هستند، جزو مواد شیمیایی معدنی دسته بندی می‌شوند.
برخی از انواع این مواد در حقیقت، موادی هستند که ساختار مولکولی ساده‌تری دارند اما عناصر آن‌ها در جدول تناوبی وجود دارد.
گاز نیتروژن، فلزات کمیاب و فلزات گرانبها، گاز اکسیژن، نمونه‌ای از این موارد هستند.
ساختار مولکولی ترکیبات معدنی، عموماً ساده‌تر از ساختار مولکولی ترکیبات آلی می‌باشد. برخی از مواد شیمیایی معدنی در حالت کریستالی ساختار پیچیده‌ای دارند.
به طور مثال، گوگرد، فسفر و اکسید تیتانیوم، مواد معدنی هستند که برای ساختارهای کریستالی آن ها عناوین مختلفی در شیمی معدنی عنوان شده است.
هر ساختار، یک کاربرد ویژه دارد و خواص فیزیکی و شیمیایی آن نیز متفاوت است.
مواد شیمیایی صنعتی آلی چه ویژگی‌هایی دارند؟
برای انواع مواد شیمیایی صنعتی آلی با توجه به گروه‌های عاملی، اسامی مختلفی را مشاهده می‌کنید. ترکیباتی نظیر الکل، بنزن، آمین، آمید، استر، اتر، فتالات، نمونه‌ای از این ترکیبات شیمیایی هستند.
نام مواد شیمیایی ترکیبات آلی بر اساس موقعیت قرارگیری گروه عاملی در ساختار مولکولی تعیین می‌شود.
ترکیبات آلی، متنوع و بی نهایت هستند. همچنین زنجیره‌های مولکولی در این ترکیبات، کوتاه یا بلند می‌باشند. بر همین اساس، پلیمرها معرفی می‌شوند که پر مصرف‌ترین مواد شیمیایی صنعتی در صنعت لاستیک و پلاستیک به شمار می‌روند.
نگاهی به لیست مواد اولیه شیمیایی صنعتی
مواد اولیه شیمیایی صنعتی به طور کلی مواد شیمیایی در ۵ گروه نمک‌های معدنی، اسیدها و بازها، هیدروکربن‌ها، حلال‌ها و ترکیبات کمپلکس دهنده مانند لیگاندها قرار می‌گیرند. نمک‌های معدنی شامل نیترات‌ها، اکسیدها، سولفات‌ها، سولفیت‌ها، سولفیدها، فلوریدها، یدیدها، برمیدها، کلریدها، نیتریت‌ها، فسفات‌ها، هیدروکسیدها، نیتریدها و فسفیت‌ها هستند.
پرمصرف‌ترین ترکیبات شیمیایی صنعتی کدام هستند؟
۱-اسید سولفوریک (H2SO4)
اسید سولفوریک یکی از پرکاربردترین مواد شیمیایی صنعتی است که جزو مواد اولیه تولید کود شیمیایی هم به شمار می‌رود.
کودهای سولفات آمونیوم و کودهای سوپر سولفات از طریق همین اسید صنعتی تولید می‌شوند.
سولفوریک اسید به عنوان ماده صنعتی برای تولید شوینده‌ها، باطری‌های سرب- اسید در خودروها، تولید رنگدانه های صنعتی، انواع رنگ و جوهر، تهیه اسید هیدروکلریدریک و صنعت داروسازی به کار می‌رود.
در صنایع پالایش نفت خام، تمام ناخالصی‌ها در فرایندها با افزودن اسید سولفوریک حذف می‌شود. این اسید برای صنایع گالوانیزه به منظور حذف اکسیدهای فلزی از صفحه‌های الکترود به کار می‌رود.
در صنعت نایلون و نیتروگلیسیرین از اسید سولفوریک به عنوان یک واکنشگر استفاده می‌شود.
۲-نیتروژن (N2)
یکی دیگر از انواع مواد شیمیایی صنعتی پر کاربرد، نیتروژن است. نیتروژن یک گاز خنثی است. این گاز می‌تواند حساسیت پذیری مواد در برابر اکسیژن را کاهش دهد.
بسیاری از صنایع از نیتروژن مایع برای فرآیندهای خود استفاده می‌کنند.
نیتروژن برای ساخت فولاد و سایر فلزات، مصالح ساختمانی نظیر بتن و خنک سازی راکتورها هنگام واکنش شیمیایی استفاده می‌شود.
۳-اتیلن (C2H4)
ترکیب شیمیایی اتیلن یکی از مواد شیمیایی صنعتی است که در صنایع پلاستیک بسیار کاربرد دارد.
اتیلن جزو ترکیبات شیمیایی آلی دسته بندی می‌شود و به عنوان واحد اولیه برای واکنش‌های پلیمریزاسیون نیز به مصرف می‌رسد.
پلی اتیلن در صنایع پلاستیک، ظروف بسته بندی، قطعات پلاستیکی عایق، لوله‌های پلی اتیلن و نظایر اینها به مصرف می‌رسد.
ترکیبات اتیلن گلایکول به عنوان ضد یخ، شناخته شده هستند.
۴-پروپیلن (C3H6)
بیشترین کاربرد پروپیلن به عنوان مواد شیمیایی صنعتی، در جایگاه ترکیب واسطه در تولید ترکیبات شیمیایی زیر به کار می‌رود:
• تولید پلی اتیلن مورد نیاز برای تولید الیاف مصنوعی
• تولید پروپیلن گلیکول برای روغن ترمز، مواد شوینده و رنگ
• تولید پلی اورتان برای عایق کف
• تولید انواع پلاستیک ABS
۵-کلر (Cl2)
کلر یکی از متداول‌ترین مواد شیمیایی صنعتی است و کاربردهای زیادی دارد؛ از جمله:
• برای تولید محصولات مصرفی و صنعتی مانند پلاستیک، دارو، رنگ، تمیز کننده‌های خانگی (از جمله محلول‌های سفید کننده و سایر مواد ضد عفونی کننده)، حشره‌کش‌ها
• برای تصفیه آب
• برای از بین بردن باکتری‌ها در استخرهای شنا (از هیپوکلریت سدیم تولید شده از کلر استفاده می‌شود)
۶-اسید فسفریک (H3PO4)
حدود سه چهارم اسید فسفریک تولید شده در سراسر جهان به عنوان یک ماده شیمیایی صنعتی، در تولید کودهای فسفاته استفاده می‌شود. در این قسمت، برخی دیگر از کاربردهای اسید فسفریک ذکر شده است:
• افزودنی غذایی: در صنایع غذایی، اسید فسفریک به عنوان تنظیم کننده pH مواد غذایی، به عنوان ماده شفاف کننده و به عنوان ماده نگهدارنده مصرف می‌شود.
• رفع آثار جرم و زنگ زدگی: اسید فسفریک می‌تواند اکسید فریک با فرمول شیمیایی (Fe2O3) را به فسفات فریک با فرمول شیمیایی (FePO4) تبدیل کند و به این ترتیب، زنگ زدگی به راحتی از بین می‌رود.
۷-آمونیاک (NH3)
آمونیاک، یکی از متداول‌ترین مواد شیمیایی صنعتی است. بیش از نیمی از آمونیاک تولید شده در سراسر جهان در کشاورزی استفاده می‌شود؛ برای تولید کودهای مایع حاوی آمونیاک، نیترات آمونیوم و اوره مصرف می‌شود.
آمونیاک همچنین در تولید سایر مواد شیمیایی و محصولات از جمله موارد زیر استفاده می‌شود:
• صنعت رنگ
• تولید اسید نیتریک
• تولید لوازم آرایشی
• تولید داروهای سولفاته
• به عنوان خنک کننده در مبرد صنعتی
· تمیز کننده‌های خانگی نظیر پاک کننده‌های شیشه
• به عنوان یک واکنشگر در صنعت چرم
• منسوجات مصنوعی خاصی مانند ریون و نایلون
• به عنوان یک عامل کمپلکس کننده در صنایع معدنی و تولید فلزات
۸-هیدروکسید سدیم (NaOH)
هنگامی که یک ماده شیمیایی صنعتی قوی مورد نیاز باشد، هیدروکسید سدیم یک ترکیب شناخته شده است.این کاربردها را در قسمت زیر می‌بینید:
• در صنعت نفت از هیدروکسید سدیم برای افزایش pH گل حفاری استفاده می‌شود و باعث چسبناک شدن آن می‌شود.
• برخی از آن برای کمک به حذف ناخالصی‌های گوگرد از نفت خام با عیار کم استفاده می‌کنند.
• صنعت کاغذ سازی از آن در هضم و سفید شدن الیاف چوب استفاده می‌کند.
• سدیم هیدروکسید در صابون سازی استفاده می‌شود
• به عنوان ماده تمیز کننده صنعتی، بخصوص در چربی زدایی تجهیزات استفاده می‌شود. در خانه، هیدروکسید سدیم به عنوان پاک کننده اجاق گاز و لوله‌های فاضلابی استفاده می‌شود.
صنایع زیر، مهم‌ترین مصرف کنندگان این ترکیبات هستند:
• صنایع چسب و رزین، عایق و درزگیر
• صنعت تولید کود و سموم کشاورزی
• خوراک دام و طیور
• صنعت راه و ساختمان
• صنایع شیمیایی
• صنایع آرایشی و زیبایی
• صنایع تولید شوینده
• تولید رنگ و رنگدانه
• صنایع غذایی
• صنعت شیشه و بلور
• صنایع آزمایشگاهی
• صنعت چرم و دباغی
• صنعت معدن و فلزات
• صنعت عطر و ادکلن
• صنعت نفت، گاز و پتروشیمی
• صنعت داروسازی
• صنایع پلیمر و پلاستیک
• آبکاری و پوشش‌دهی فلزات
• صنعت چاپ و بسته‌بندی
• صنعت بازیافت
• صنعت لاستیک و تایر
• صنعت تولید اسانس و طعم‌دهنده
• صنعت نساجی و پوشاک
• صنعت کاشی و سرامیک
• تصفیه آب و فاضلاب
• صنایع چوب
ترکیبات شیمیایی مخصوص استفاده در صنایع و تولیدی های مختلف را شامل می شود که در برخی موارد تحت عنوان مواد شیمیایی تجاری نیز نامیده می شوند. مواد آلی به عنوان ماده اولیه تولید مواد شیمیایی صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. مواد شیمیایی صنعتی در گریدهای خوراکی، دارویی و صنعتی سنتز می شوند که گرید خوراکی مواد شیمیایی، درصد خلوص بالاتری دارند.
از جمله مواد شیمیایی صنعتی می توان به انواع حلال ها، رنگ ها و پوشش ها، مواد تثبیت کننده، نرم کننده ها و روان کننده ها، مواد معطر، رسانا و عایق ها و بازدارنده های حریق اشاره کرد.
روش های تولید مواد شیمیایی
امروزه روش های متفاوتی برای سنتز انواع مواد شیمیایی وجود دارند. از جمله مهم ترین روش های سنتز مواد شیمیایی می توان اشاره کرد به:
• خنثی شدن
• اکسایش و کاهش (احیا)
• آبکافت یا هیدرولیز
• برقکافت یا الکترولیز
• استری شدن یا استریفیکاسیون
• آسیل دار کردن یا آسیلاسیون
• فریدل-کرافتس
• کربوکسیل دار کردن
• هیدروژن زدایی
• نیترودار کردن یا نیتراسیون
• فیشر-تروپش
• دی آزو شدن یا جفت شدگی آزو
• تبادل یونی
• واکنش جانشینی یا جا به جایی دوگانه
• آب زدایی
• آمین کافت یا آمینولیز
• بسپارش یا پلیمریزاسیون (پلیمری شدن)
• کراکینگ (واکنش های تجزیه هیدروکربن ها)
• فرمیل دار کردن یا فرمیلاسیون
• تکلیس یا کلسینه کردن
• هالوژن دار شدن
• هیدروژنه کردن (هیدروژناسیون)
• هیدروژن زدایی
MSDS مواد شیمیایی
بعضی از مواد شیمیایی دارای ویژگی های خطرناکی هستند که می توانند هم برای انسان و هم محیط زیست مضر و آسیب زننده باشند. این ویژگی ها که می توانند برای انسان یا محیط زیست مضر باشند، به صورت علامت های مشخص و یکسان در سطح جهانی، بر روی بسته بندی مواد شیمیایی حک شده اند. توضیح این علائم به ترتیب در زیر آمده است:
1. خورنده
2. سمیت حاد
3. مواد منفجره
4. اکسید کننده
5. قابل احتراق
6. سمیت محیطی
7. تحریک کننده
8. گازهای تحت فشار
9. سرطان زا، سمیت تولید مثلی، اندامی یا تنفسی
در زیر برخی از مواد شیمیایی خطرناک نام برده شده اند:
• آرسنیک (As): به صورت جامد معدنی وجود داشته و در کشاورزی، شیشه سازی، مواد نگهدارنده چوب و قطعات الکترونیکی کاربرد دارد. این ماده بسیار خطرناک بوده و موجب سرطان، آسیب به سیستم عصبی، بروز مشکلات تنفسی و آسیب به ریه ها و همچنین مشکل در گردش خون می شود.
• سرب (Pb): این ماده به شکل جامد در طبیعت یافت می شود و اغلب در باتری خودرو کاربرد دارد. همچنین از این ماده سمی در ساخت انواع وسایل الکترونیکی، تجهیزات غواصی، ساخت مهمات و غیره استفاده می شود. از جمله عوارض استفاده از سرب باید گفت که می تواند موجب کم خونی، بیماری کلیوی، آسیب مغزی و نقص مادرزادی بشود.
• بنزن (C6H6): این ماده فوق العاده سمی در نفت خام یافت می شود و برای ساخت پلاستیک، مواد شوینده، آفت کش ها و سایر مواد شیمیایی کاربرد دارد. بنزن باعث کم خونی، خونریزی زیاد، ضعف سیستم ایمنی و آسیب دیدگی مغز استخوان می شود.
• تولوئن (C7H8): این ماده که به صورت مایع می باشد، به عنوان عامل رقیق سازی در صنایع رنگ سازی، چسب، ساخت مواد منفجره، صنایع چرم سازی و دباغی، جوهر سازی و پاک کننده لکه ها مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده سمی می تواند منجر به بروز مشکلاتی از جمله اضطراب، سرگیجه و گیجی، بی حسی و بی خوابی، خستگی عضلانی، آسیب به کبد و کلیه ها و همچنین التهاب و حساسیت های پوستی همچون درماتیت بشود.
• جیوه (Hg): احتمالا همه با جیوه آشنایی داشته، نام آن را شنیده اند و یا آن را از نزدیک دیده اند. این مایع سمی در ابزارهای اندازه گیری مثل فشارسنج، دماسنج، لامپ های بخار جیوه، لامپ های فلورسنت، بعضی از لوازم و محصولات آرایشی و همچنین در دندانپزشکی و به عنوان پرکننده های دندان نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
• کادمیم (Cd): فلز سمی کادمیم به صورت جامد وجود داشته و در صنایع باتری سازی با قابلیت شارژ، سلول های خورشیدی، محصولات آبکاری، پیگمنت ها و پوشش ها و همچنین به عنوان مواد تثبیت کننده در پلاستیک ها استفاده می شود. کادمیم موجب بروز علائمی همچون آسیب دیدگی به سیستم عصبی، مشکلات تنفسی، سرطان، مشکلات گوارشی و اختلال در عملکرد سایر اعضای بدن همچون کلیه ها می شود.
• آفت کش ها و زباله های الکترونیکی