Органикалық еріткіштер дегеніміз не?

Органикалық еріткіштер – көміртегі негізіндегі сұйық қосылыстар{0}}басқа заттарды химиялық өзгертусіз ерітуге немесе таратуға қабілетті. Бұл қосылыстарда сутегі, оттегі немесе галогендер сияқты басқа элементтермен байланысқан көміртек атомдары бар, оларды су сияқты бейорганикалық еріткіштерден ерекшелендіреді. 200-ден астам әртүрлі органикалық еріткіштер әртүрлі химиялық отбасыларда бар, олардың әрқайсысы өздерінің молекулалық құрылымы мен физикалық қасиеттеріне негізделген нақты өнеркәсіптік және коммерциялық қолданбаларға қызмет етеді.

Органикалық еріткіштерді анықтаушы қасиет олардың молекулалық архитектурасында жатыр. Барлық органикалық еріткіштердің құрылымдық негізі ретінде көміртегі{1}}көміртек немесе көміртегі{2}}сутектік байланыстары болады. Бұл көміртегіге негізделген композиция оларға бірегей еріту мүмкіндіктерін береді, әсіресе суда тиімді ерімейтін полярлы емес және әлсіз полярлы заттар үшін-.

Органикалық еріткіштер оларды өнеркәсіптік құнды ететін бірнеше жалпы физикалық қасиеттерді көрсетеді. Олардың көпшілігі бөлме температурасында ұшатын сұйықтықтар, яғни олар тез буланады. Олардың қайнау нүктелері әдетте 100 градустан төмен 250 градусқа дейін ауытқиды, төменгі қайнау нүктелері жоғары құбылмалылыққа сәйкес келеді. Диэлектрлік тұрақты -еріткіштің зарядталған бөлшектер арасындағы күшті азайту қабілетінің өлшемі-органикалық еріткіштер арасында айтарлықтай өзгереді, бұл олардың литий тұздары сияқты иондық қосылыстарды еріту қабілетіне тікелей әсер етеді.

Тұтқырлық тағы бір маңызды қасиетті білдіреді. Тұтқырлығы төмен еріткіштер иондар мен молекулалардың ерітінді арқылы еркін қозғалуына мүмкіндік береді, бұл иондық өткізгіштік өнімділікті анықтайтын литий батарея электролиттері сияқты қолданбаларда өте маңызды. Диэлектрлік өтімділік пен тұтқырлық арасындағы өзара әрекеттестік оңтайлы нәтижелерге қол жеткізу үшін көбінесе қосымша қасиеттері бар еріткіштерді араластыруды қажет етеді.

Көмірсутекті еріткіштер тек көміртек пен сутегі атомдарынан тұрады. Бұл -полярлы емес еріткіштер майларды, балауызды, майларды және майларды ерітуде жақсы.

Алифаттық көмірсутектерхош иісті сақиналары жоқ түзу немесе тармақталған көміртекті тізбектердің ерекшелігі. Жалпы мысалдарға гексан, гептан және мұнай эфирі жатады. Бұл еріткіштердің полярлығы өте төмен, ұшқыштығы жоғары және химиялық тұрақты, бірақ тез тұтанғыш. Өнеркәсіптер оларды май өндіру, фармацевтикалық өндіріс, бояулар жасау және желім өндіру үшін пайдаланады.

Ароматты көмірсутектеролардың құрылымында бензол сақиналары бар, оларға ерекше қасиеттер береді. Бензол, толуол және ксилол ең көп таралған хош иісті еріткіштерді білдіреді. Бұл қосылыстардың орташа полярлығы, алифатты көмірсутектерге қарағанда еріту қабілеті жоғары және өзіне тән иісі бар. Олардың қолданылуы бояуларда, желімдерде, басып шығару бояуларында және майсыздандыру операцияларында өнеркәсіптік еріткіштерді қолдануды қамтиды. Дегенмен, бірнеше хош иісті көмірсутектер денсаулыққа айтарлықтай қауіп төндіреді-бензол белгілі канцероген болып табылады, сондықтан экспозиция шектеулері қатаң реттеледі.

Оттегі бар еріткіштер олардың молекулалық құрылымына оттегі атомдарын қосып, олардың еріту мүмкіндіктерін кеңейтетін полярлық сипаттамаларды жасайды.

Алкогольдерқұрамында көміртек тізбегіне қосылған гидроксил (-OH) топтары бар. Метанол, этанол, изопропанол және бутанол барлық салаларда кеңінен қолданылады. Спирттер полярлы және кейбір полярлы емес заттарды ерітіп, оларды жан-жақты еріткіштерге айналдырады. Этанол фармацевтикада, косметикада, парфюмерияда және дезинфекциялау құралдарында негізгі ингредиент ретінде қызмет етеді. Өнеркәсіптік қолданбалар тазалау агенті ретінде және химиялық синтезде пайдалануды қамтиды.

Кетондарекі көміртек атомымен байланысқан карбонил тобы (С=O) бар. Ацетон және метил этил кетон (MEK) осы санатқа жетекшілік етеді. Кетондар жоғары полярлы, өте жақсы төлем қабілеті бар және тез буланады. Ацетон лак кетіргіштерде, бояу сұйылтқыштарында және электроника өндірісінде тазартқыш еріткіш ретінде пайда болады. Зертханаларда кетондар жалпы реакция еріткіштері ретінде қызмет етеді.

Күрделі эфирлерқышқылдар мен спирттер арасындағы реакциялар нәтижесінде түзіледі. Этилацетат және метилацетат жиі қолданылатын күрделі эфирлер болып табылады. Бұл еріткіштердің жағымды жеміс иісі, шайырлар мен полимерлер үшін жақсы еріту қабілеті және қалыпты полярлығы бар. Қаптау өнеркәсібі эфирлерді бояулар мен лактарда кеңінен пайдаланады. Тамақ өнеркәсібі белгілі күрделі эфирлерді хош иістендіргіштер ретінде пайдаланады. Этил ацетаты тырнақ лак кетіргіштерде және схемалық тақтаны тазартқыш ретінде пайда болады.

Эфирлерқұрамында екі көміртек тізбегімен байланысқан оттегі атомы бар. Диэтил эфирі және тетрагидрофуран (THF) зертханалық және өндірістік жағдайларда маңызды эфирлерді білдіреді. Эфирлердің әдетте төмен полярлығы және жоғары құбылмалылығы бар. Диэтил эфирі бір кездері қарапайым анестетик ретінде қызмет еткенімен, оның өте жанғыштығы оны пайдалануды шектеді. THF полимер өндірісінде және зертханалық реакция еріткіші ретінде танымал болып қала береді.

Галогенді еріткіштер өз құрылымына галоген атомдарын (хлор, фтор, бром немесе йод) қосады. Бұл еріткіштер басқа еріткіштерге қарсы тұратын материалдар үшін ерекше еріту қабілетіне ие.

Хлорланған еріткіштердихлорометан (метиленхлорид), хлороформ, төрт хлорлы көміртек және трихлорэтилен жатады. Бұл қосылыстар -жанғыш емес-қауіпсіздіктің маңызды артықшылығы-және жоғары төлем қабілеттілігіне ие. Металды майсыздандыру, бояуды тазарту және химиялық тазалау дәстүрлі түрде хлорланған еріткіштерге негізделген. Дегенмен, көптеген хлорлы еріткіштер улы болып табылады, кейбіреулері канцерогендер немесе репродуктивті қауіптер ретінде жіктеледі. Көміртегі тетрахлориді мен трихлорэтилен денсаулыққа қауіп төндіретін және озон қабатының бұзылуына байланысты қатаң реттеуші шектеулерге тап болады.

Фторланған еріткіштержақында, әсіресе арнайы қолданбаларда назар аударды. Бұл қосылыстар көптеген жағдайларда хлорланған баламаларға қарағанда төмен уыттылықты ұсынады және тамаша химиялық тұрақтылықты көрсетеді. Аккумулятор өнеркәсібі жоғары вольтты литий батареяларын қолдану үшін жоғары-тотығу тұрақтылығына байланысты фторлы карбонаттарға ерекше қызығушылық танытты.

Карбонатты еріткіштер қазіргі заманғы энергияны сақтаудағы маңызды рөліне байланысты ерекше орын алады. Бұл қосылыстардың құрылымында карбонат тобы (−O−CO−O−) бар.

Циклдік карбонаттарэтилен карбонаты (EC) және пропилен карбонаты (PC) сияқты жоғары диэлектрлік тұрақтыларға ие, бірақ сонымен бірге жоғары тұтқырлыққа ие. Бөлме температурасында қатты күйдегі этилен карбонаты басқа еріткіштермен араласқанда сұйық болады. Бұл қосылыстар электрод беттерінде тұрақты қорғаныс қабықшаларын құрайды.

Сызықтық карбонаттардиметил карбонат (DMC), диэтил карбонат (DEC) және этил метил карбонат (EMC) сияқты тұтқырлығы төмен, бірақ сонымен бірге диэлектрлік тұрақтылары төмен. Циклдік және сызықтық карбонаттардың қосындысы теңдестірілген қасиеттері бар электролит ерітінділерін жасайды.

Түсінулитий батареясы дегеніміз нетехнология осы энергия сақтау құрылғыларындағы органикалық еріткіштердің маңызды қызметін тануды талап етеді. Литий батареялары электродтар арасындағы литий иондарының қозғалысы арқылы химиялық энергияны электр энергиясына түрлендіреді. Органикалық еріткіштер иондарды тасымалдауға мүмкіндік беретін сұйық электролиттің негізін құрайды.

Литий батареяларының электролиттерінде органикалық еріткіштер бір уақытта бірнеше талап етілетін талаптарды қанағаттандыруы керек. Олар литий гексафторофосфаты (LiPF₆) сияқты литий тұздарын еріту үшін жоғары диэлектрлік тұрақтыларды қажет етеді, бірақ иондардың жылдам қозғалысын қамтамасыз ету үшін төмен тұтқырлық қажет. Олар батареяның жұмыс кернеуінің диапазонында электрохимиялық тұрақты болып қалуы, екі электродта да ыдырауға қарсы тұруы және кең температура диапазонында тиімді жұмыс істеуі керек.

Әдеттегі литий батареясының электролиті аралас органикалық еріткіштерден тұрады. Жалпы формула этилен карбонатын диметилкарбонатпен немесе диэтилкарбонатпен белгілі бір арақатынаста біріктіреді. Этилен карбонатының жоғары диэлектрлік тұрақтылығы литий тұздарын тиімді ерітеді және графит анодында қорғаныс қатты электролит интерфазасы (SEI) қабатын құрайды. Бұл SEI қабаты литий ионының өтуіне мүмкіндік бере отырып, еріткіштің одан әрі ыдырауын болдырмайды. Дегенмен, EC жоғары балқу температурасы (36 градус) DMC немесе DEC сияқты сұйық еріткіштермен араластыруды қажет етеді.

Пропилен карбонаты бастапқыда перспективалы болып көрінді, бірақ кәдімгі литий-ионды батареяларда графит қабыршақтануын тудырады. Зерттеушілер оны балама анодтық материалдарды қолданатын батареялар үшін сақтайды. DMC және DEC сияқты сызықтық карбонаттар электролиттің тұтқырлығын төмендетеді, иондық өткізгіштік пен төмен{3}}температура өнімділігін жақсартады.

Литий батареясының жетілдірілген дамуы органикалық еріткіштің инновациясын ынталандырады. Жоғары{1}}вольтты катодты материалдар тотығуға төзімділігі жоғары еріткіштерді қажет етеді. Үміткерлер ретінде фторланған органикалық еріткіштер пайда болды, олар литийге қарсы 4,5 В жоғары потенциалдарда тұрақтылықты ұсынады. Бұл мамандандырылған еріткіштер энергия тығыздығы жоғары келесі -батареяларға мүмкіндік береді.

Батареядағы{0}}органикалық еріткіштерге қойылатын сапа талаптары өте қатаң. Тазалық 99,9% -дан асуы керек, ылғалдылығы миллионға 10 бөліктен төмен. Судың ластануы литий тұзының гидролизін тудырады, бұл батарея құрамдастарын бұзатын және өнімділікті төмендететін фтор қышқылын тудырады. Қоспалар тотығу потенциалын төмендетеді және қауіпсіздікті бұзады.

Батареяларды қайта өңдеу органикалық еріткіштерді басқару үшін қосымша қиындықтар тудырады. Қолданылған литий батареяларында ыдырау өнімдері бар ескірген электролиттер бар. Осы органикалық еріткіштерді қауіпсіз алу және қайта өңдеу немесе дұрыс кәдеге жарату қоршаған ортаның ластануын болдырмайды және құнды материалдарды қалпына келтіреді.

Органикалық еріткіштер іс жүзінде әрбір өнеркәсіп секторында пайда болады, олардың әлемдік жылдық тұтынуы 28 миллион тоннадан асады. Олардың басқа материалдарды еріту, тоқтата тұру, экстракциялау немесе сұйылту қабілеті химиялық өзгерістерді тудырмай, оларды көптеген процестерде алмастырылмайтын етеді.

Бояу және бояу өнеркәсібі органикалық еріткіштердің ең үлкен тұтынушысы болып табылады. Еріткіштер шайырлар мен пигменттерді ерітеді, дұрыс қолдану үшін тұтқырлықты бақылайды және біркелкі жабындарды қалдыру үшін буланады. Толуол, ксилол, ацетон және әртүрлі спирттер бояу еріткіш және бояу жабдықтары үшін тазартқыш ретінде қызмет етеді.

Фармацевтикалық өндіріс барлық дәрілік заттарды әзірлеу және өндіру кезінде органикалық еріткіштерге қатты тәуелді. Еріткіштер химиялық синтез үшін реакция ортасы, табиғи көздерден белсенді қосылыстарды бөліп алу үшін экстракциялық агенттер, кристалдану процестерінде тазарту орталары және рецептураларда тасымалдаушылар ретінде әрекет етеді. Этанол, метанол, ацетон және дихлорметан ең жиі қолданылатын фармацевтикалық еріткіштердің бірі болып табылады.

Желімдер мен тығыздағыштар секторы консистенцияны бақылау және қолдануға мүмкіндік беру үшін органикалық еріткіштерді пайдаланады. Қолданудан кейін еріткіштің булануы желімнің қатып қалуына мүмкіндік береді. Өнеркәсіптік желімдер, құрылыс герметиктері және тұрмыстық желімдердің барлығы құрамында органикалық еріткіштер бар.

Баспа сиялары дұрыс өтімділікті сақтау және басып шығару беттерінде біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін еріткіштерді қажет етеді. Әртүрлі басып шығару әдістері-офсеттік, флексографиялық, гравюралық-арнайы талаптар үшін оңтайландырылған әртүрлі еріткіш жүйелерін пайдаланады. Хош иісті көмірсутектер мен күрделі эфирлер әдетте басып шығару сиясының құрамдарында кездеседі.

Барлық масштабтағы химиялық синтез операциялары реакция ортасы ретінде органикалық еріткіштерді пайдаланады. Еріткіштер әрекеттесуші заттардың араласуын жеңілдетеді, олардың жылу сыйымдылығы арқылы реакция температурасын бақылайды, реакция жылдамдығы мен селективтілігіне әсер етеді. Зертханалық зерттеушілер мен өнеркәсіптік химиялық зауыттар сәтті химиялық трансформациялар үшін сәйкес еріткіштерді таңдауға байланысты.

Электроника өнеркәсібінде платаларды тазалау, флюс қалдықтарын кетіру және компоненттерді майсыздандыру үшін органикалық еріткіштер қолданылады. Дәл тазалау үшін қалдық қалдырмай толығымен буланып кететін еріткіштер қажет. Изопропанол және арнайы фторланған еріткіштер осы қолданбаларға қызмет етеді.

Жеке күтім және косметика парфюмерия, тырнақ бояуы, тырнақ бояуын кетіргіштер және әртүрлі рецептура процестеріне органикалық еріткіштерді қосады. Осы тұтынушылық өнімдерде этанол мен этилацетат жиі кездеседі.

Құрғақ тазалау операциялары әдетте органикалық еріткіштерге, әсіресе перхлорэтиленге (тетрахлорэтилен) негізделген, нәзік маталарды сусыз тазалау. Қоршаған орта мен денсаулыққа қатысты мәселелер осы қолданбаға арналған балама еріткіштерді әзірлеуге түрткі болды.

Organic Solvents

Органикалық еріткіштер химиялық құрамына, концентрациясына, әсер ету ұзақтығына және әсер ету жолына байланысты көптеген денсаулыққа қауіп төндіреді. Дүние жүзіндегі миллиондаған жұмысшылар жұмыс орындарында еріткіштің ықтимал әсеріне тап болады.

Жедел экспозиция әсерлеріең алдымен орталық жүйке жүйесінің депрессиясын қамтиды. Қысқа{1}}жоғары{2}}деңгейдегі әсер бас ауруы, бас айналу және бастың айналуы, сананың шатасуы, координацияның жоғалуы, есін жоғалту, құрысулар және ықтимал өлімге дейінгі белгілерді тудырады. Көздің, мұрынның және тамақтың тітіркенуі әдетте еріткіш буының әсерінен пайда болады. Бұл дереу әсерлер әсер ету аяқталғаннан кейін тез жойылады, бірақ олар пайымдау мен реакция уақытын нашарлату арқылы дереу қауіпсіздік қауіптерін тудырады.

Созылмалы экспозицияорганикалық еріткіштерге айлар немесе жылдар бойы әсер ету денсаулыққа аса ауыр зардаптарға әкеледі. Ұзақ уақыт әсер ету көптеген органдар жүйесін зақымдайды:

Жүйке жүйесі ерекше осалдықты көрсетеді. Созылмалы еріткіш нейроуыттылығы когнитивті бұзылулар, есте сақтау проблемалары, тұлғаның өзгеруі және координацияның төмендеуі ретінде көрінеді. Кейбір еріткіштер-n-гексан, толуол және стирол- расталған нейротоксиндер болып табылады. Жағдай экспозицияның тоқтатылуымен ішінара өзгеруі мүмкін, бірақ ауыр жағдайлар тұрақты зақым келтіреді.

Бірнеше органикалық еріткіштер адам канцерогендері болып табылады. Бензол лейкозды және қан ауруын тудырады. Формальдегид мұрын-жұтқыншақ ісігі мен лейкемия қаупін арттырады. Трихлорэтилен және төрт хлорлы көміртек канцерогендік классификацияға ие.

Репродуктивті денсаулыққа әсері бірнеше еріткіштердің. 2-этоксиэтанол мен 2-метоксиэтанолдың ерлерде де, әйелдерде де құнарлылыққа зияны үшін құжатталған. Еріткіштің жоғары деңгейіне ұшыраған жүкті әйелдер түсік тастау, туа біткен ақаулар және салмағы төмен нәрестелер қаупіне ұшырайды.

Бауыр мен бүйректің зақымдануы көптеген еріткіштердің созылмалы әсерінен туындайды. Бұл органдар еріткіштерді метаболиздендіреді, бұл оларды еріткіштің уыттылығына- осал етеді. Хлорлы еріткіштер әсіресе бауыр қызметіне әсер етеді.

Дерматологиялық әсерлер еріткіштермен жұмыс істейтін жұмысшылар арасында жиі кездеседі. Еріткіштер терідегі табиғи майларды кетіреді, бұл құрғақтықты, крекингті және дерматитті тудырады. Кейбір еріткіштер зақымдалмаған теріге еніп, қанға еніп, ингаляциядан тыс әсер ету жолын жасайды.

Экспозиция жолдарыденсаулыққа әсер етудің ауырлығы мен түрін анықтау. Ингаляция ұшқыш органикалық еріткіштердің негізгі әсер ету жолын білдіреді. Еріткіштің булары өкпеге еніп, қан арқылы бүкіл денеге тез таралады. Тері сіңуі сұйық еріткіштер теріге тиген кезде немесе жұмысшылар қолдарын еріткіш ваннаға батырғанда пайда болады. Жұту, азырақ болса да, ластанған қолдар тамаққа немесе ішетін ыдыстарға тию арқылы болады.

Өрт және жарылыс қаупітікелей қауіп төндіреді. Көптеген органикалық еріткіштер тұтану температурасы төмен, тез тұтанғыш. Жанғыш диапазондағы бу{2}}ауа қоспалары статикалық электр тогынан, ұшқыннан, ашық оттан немесе ыстық беттерден тұтануы мүмкін. Дұрыс сақтау статикалық разрядтың алдын алу үшін жерге тұйықтау контейнерлерін қажет етеді. Ауыр еріткіштер қолданылатын аймақтардағы электр жабдықтары өз ішінде қауіпсіз болуы керек. Еріткіш-қолданылатын жерлерде кез келген «ыстық жұмыс» алдында жұмысқа рұқсаттар және мұқият желдету қажет.

Нормативтік әсер ету шектеріжұмысшыларды қорғауға көмектесу. Еңбекті қорғау және қауіпсіздік басқармасы (OSHA) көптеген еріткіштер үшін рұқсат етілген әсер ету шектерін (PELs) белгілейді. Ұлттық еңбек қауіпсіздігі және денсаулығы институты (NIOSH) ұсынылған әсер ету шектерін (RELs) жариялайды. Американдық үкіметтік өнеркәсіптік гигиенистер конференциясы (ACGIH) шекті шектік мәндерді (TLV) әзірлейді. Бұл шектеулер жұмыс ауысымының сегіз-сағаттық уақытында орташа алынған ауадағы ең жоғары концентрацияларды анықтайды.

Қорғаныс шараларыорганикалық еріткіштер қолданылатын барлық жерде орындалуы керек:

Инженерлік бақылаулар қорғаныстың бірінші желісін қамтамасыз етеді. Жеткілікті желдету еріткіш буларын олардың көзінде жояды. Жергілікті сору жүйелері, сорғыштар және желдетілетін қоймалар ауадағы концентрацияны азайтады. Жабық жүйелер еріткіштің шығуын азайтады.

Жеке қорғаныс құралдары (ЖҚҚ) арнайы еріткіштер үшін таңдалған химиялық төзімді қолғаптарды, қорғаныс көзілдірігін немесе көзілдірікті, желдету жеткіліксіз болған кезде респираторларды және қорғаныс киімдерін қамтиды. Қолғап таңдау мұқият назар аударуды қажет етеді-әртүрлі еріткіш топтары әртүрлі қолғап материалдарына енеді.

Әкімшілік бақылау дұрыс жұмыс тәжірибесін қамтиды. Жұмысшылар еріткіштің ең аз мөлшерін пайдалануы, пайдаланбаған кезде контейнерлерді жабық ұстауы, қолды еріткіштермен жуудан аулақ болуы, еріткішпен ластанған киімді- дереу ауыстыруы және қауіпсіз өңдеу процедуралары бойынша жүйелі түрде оқытудан өтуі керек.

Мұнайға негізделген дәстүрлі органикалық еріткіштер экологиялық мәселелерге айтарлықтай үлес қосады. Олардың жоғары құбылмалылығы айтарлықтай атмосфералық шығарындыларға әкеледі. Еріткіштерден бөлінетін ұшпа органикалық қосылыстар (VOC) фотохимиялық түтіннің түзілуіне қатысады және жердегі озон деңгейін - ластауға ықпал етеді. 2017 жылы органикалық еріткіштер АҚШ-тың Қоршаған ортаны қорғау агенттігі қадағалаған ауаға ең көп химиялық шығарындылар қатарына енді.

Дұрыс емес кәдеге жарату топырақ пен жер асты суларын ластайды. Көптеген органикалық еріткіштер қоршаған ортада ұзақ уақыт сақталады, биодеградацияға қарсы тұрады. Еріткішпен ластанған су өзендерге, өзендерге немесе көлдерге түскенде, су экожүйелеріне ерекше зиян келеді. Кәдімгі еріткіштердің-мұнайға негізделген шығу тегі шектеулі қазбалы отын ресурстарын ескере отырып, тұрақтылық мәселелерін де тудырады.

Соңғы жылдары реттеуші қысым күшейді. Еуропалық Одақтың VOC директивасы атмосфераға шығарындыларды шектейді. АҚШ-тың Қоршаған ортаны қорғау агенттігі еріткіштерді пайдалану, сақтау және кәдеге жарату бойынша қатаң стандарттарды белгілейді. Көптеген юрисдикциялар төрт хлорлы көміртегі және кейбір хлорлы қосылыстар сияқты аса қауіпті еріткіштерге тыйым салады немесе қатты шектейді.

Жасыл химия принциптері қоршаған ортаға және денсаулыққа әсері төмендетілген балама еріткіштердің дамуына түрткі болды. Жаңартылатын шикізаттан алынған био{1}}негізделген еріткіштер бір перспективалы бағытты ұсынады.

Этанолжүгеріден, қант қамысынан немесе басқа өсімдік көздерінен алынған био{0}}негізделген еріткіш кеңінен қолданылады. Оның бар инфрақұрылымы, таныстығы және салыстырмалы түрде жақсы профилі оны көптеген қолданбалар үшін тартымды етеді. Био-этанол химиялық құрамы бойынша мұнайдан алынатын этанол-мен бірдей, бірақ жаңартылатын ресурстардан алынады.

ЭтиллактатЖүгері өңдеуден алынған , этилацетат пен ацетонға қауіпсіз балама ретінде қызмет етеді. Бұл био{1}}негізделген эфир металды тазалау, бояуды тазарту және жабын еріткіші ретінде тиімді жұмыс істейді. Оның биологиялық ыдырауы және төмен уыттылығы қоршаған ортаның тұрақтылығы алаңдаушылық тудыратын қолданбаларға сәйкес келеді.

2-метилтетрагидрофуран (2-MeTHF), жүгері қопасы мен қант қамысынан алынған, дихлорометан мен кәдімгі тетрагидрофуранға жасыл балама береді. Бұл циклдік эфир фармацевтикалық синтезде және полимер өндірісінде қосымшаларды тапты.

Кирен (дигидролейглюкосенон)жасыл еріткіштердегі соңғы инновацияны білдіреді. Целлюлоза қалдықтарынан дерлік энергетикалық{1}}бейтарап процесс арқылы синтезделген Кирен төмен уыттылықты ұсынады және көптеген қолданбаларда диметилформамид (DMF) және N-метил-2-пирролидонды (NMP) алмастыра алады. Ол графен өндірісінде және көміртекті айқаспалы байланыс реакцияларында тиімділігін дәлелдеді. Cyrene өзінің инновациялары мен тұрақтылық деректері үшін бірнеше марапаттар арқылы мойындалды.

Табиғи терең эвтектикалық еріткіштер (NADES)холин хлориді, несепнәр, глицерин және органикалық қышқылдар сияқты табиғи қосылыстарды біріктіру арқылы пайда болатын жасыл еріткіштердің жаңа класын құрайды. Бұл эвтектикалық қоспалар қатты компоненттеріне қарамастан бөлме температурасында сұйық болып қалады. NADES төмен уыттылықты, биологиялық ыдырауды және әртүрлі заттарды еріту қабілетін ұсынады. Олардың қолданылуы өсімдіктерден биоактивті қосылыстарды алуды, фармацевтикалық синтезді және аналитикалық химияны қамтиды.

Био{0}}негізделген еріткіштер нарығы айтарлықтай өсті, болжамдар жалғасатын кеңеюді көрсетеді. Allied Market Research бағалауы бойынша, жасыл және био{2}}негізделген еріткіштер нарығы 2014 және 2020 жылдар арасында 4,3% құрайтын жылдық өсу қарқынын тіркейді. Бұл өсуді реттеуші талаптармен бірге экологиялық тұрғыдан жауапты өнімдерге тұтынушы сұранысы тудырады.

Дегенмен, жасыл еріткіштер қиындықтарға тап болады. Олар өнімділік шектеулеріне немесе жоғары шығындарға байланысты барлық қолданбаларда әдеттегі еріткіштерді әлі алмастыра алмайды. Кейбір био{2}}негізделген шикізаттар азық-түлік өндірісімен бәсекелесіп, тұрақтылық мәселелерін тудырады. Жасыл еріткіштердің өмірлік циклін-бағалауда олардың барлық өндірістік тізбегін, соның ішінде ауылшаруашылық өнімдерін, өңдеу энергиясын және тасымалдауды ескеру қажет.

Ешбір еріткіш барлық контексттерде мінсіз «жасыл» емес. Әрқайсысы өндіріс әдістерін, қайта өңдеу мүмкіндіктерін, қызмет ету мерзімінің-соңы-және жалпы процестің тиімділігін ескере отырып, өзінің арнайы қолданбасы аясында бағалануы керек. Мақсат – жалғыз әмбебап жасыл еріткіш емес, әр түрлі қолданбаларға сәйкес келетін қауіпсіз баламалардың әртүрлі құралдар жинағы.

Белгілі бір қолдану үшін дұрыс органикалық еріткішті таңдау көптеген факторларды теңестіруді талап етеді. Еріткіштерді таңдау бойынша нұсқаулықтар химиктер мен инженерлерге негізделген шешім қабылдауға көмектесу үшін әзірленді.

Ерігіштік параметрлеріеріткіш белгілі бір материалды ерітетінін болжаңыз. «Ұқсас еріген сияқты» принципі бастапқы нүктені береді-полярлық еріткіштер полярлы еріген заттарды ерітеді, ал-полярсыз еріткіштер полярлық емес-заттарды ерітеді. Хансеннің ерігіштік параметрлері полярлықты дисперсиялық күштерге, полярлық әрекеттесулерге және сутегі байланысының құрамдастарына бөлетін күрделірек үш өлшемді тәсілді ұсынады.

Реакция туралы ойлархимиялық синтезде реакция жылдамдығына, селективтілікке және шығымдылыққа еріткіш әсерлерін қамтиды. Еріткіштің полярлығы реакция механизмдеріне әсер етеді. Протикалық еріткіштер (сутегімен байланысу мүмкіндігі барлар) көптеген реакцияларда апротикалық еріткіштерге (жоқтар) қарағанда басқаша әрекет етеді. Температура талаптары еріткіш таңдау-жоғары температуралардағы реакциялар үшін жоғары-қайнау еріткіштерді қажет етеді, ал төмен{5}}температуралық реакциялар сол температураларда сұйық күйінде қалатын еріткіштерді қажет етеді.

Төменгі өңдеуеріткіш таңдауға әсер етеді. Егер өнімді еріткіштен оқшаулау қажет болса, бөлудің қарапайымдылығы маңызды. Ұшқыш еріткіштер қарапайым булануға мүмкіндік береді. Араласпайтын еріткіштер сұйықтықты-экстракциялауға мүмкіндік береді. Кейбір процестер еріткіштерді қайта өңдейді және қайта пайдаланады, бұл тұрақтылық пен тазалаудың қарапайымдылығын маңызды етеді.

Қоршаған орта, денсаулық және қауіпсіздік (EHS) профиліқазіргі заманғы еріткіштерді таңдауда үлкен салмақ. CHEM21 еріткіш таңдау нұсқаулығы сияқты құралдар қауіпсіз баламаларды анықтауға көмектеседі. Бұл нұсқаулықтар еріткіштерді бірнеше санаттар бойынша бағалайды: қауіпсіздік (жанғыштық, реактивтілік), денсаулық (өткір уыттылық, созылмалы әсерлер), қоршаған орта (тұрақтылық, судағы уыттылық) және қалдықтарды өңдеу қиындықтары.

Экономикалық факторларкеңінен өзгеретін төлем қабілеттілігінің құнын және инфрақұрылым талаптарын қамтиды. Мамандандырылған еріткіштерді ұстау немесе қалпына келтіру үшін қымбат жабдық қажет болуы мүмкін. Нормативтік талаптарға сәйкестік -рұқсат беру, бақылау, есеп беру- шығындары белгілі бір еріткіштерді пайдаланудың жалпы шығындарына қосылады.

Аралас еріткіштер жүйесіжиі жалғыз еріткіштерге қарағанда жақсы өнімділікті қамтамасыз етеді. Екілік немесе үштік қоспалар кемшіліктерді азайта отырып, әртүрлі еріткіштердің артықшылықтарын біріктіре алады. Литий батареясының электролиттері жоғары диэлектрлік тұрақтылыққа және төмен тұтқырлыққа қол жеткізу үшін еріткіштерді араластыра отырып, осы тәсілді мысалға алады.

Органикалық еріткіш технологиясы технологиялық талаптарға және тұрақтылық императивтеріне жауап ретінде дамуын жалғастыруда.

Еріткішсіз{0}процесстержасыл химиядағы тамаша мақсатты білдіреді. Мүмкін болса, еріткіштерді жою олармен байланысты тәуекелдер мен шығындарды толығымен жояды. Қатты күйдегі реакциялар, ұқыпты реакциялар (еріткішсіз араласқан реактивтер) және механикохимиялық процестер осы мақсатқа жетеді. Дегенмен, көптеген қосымшалар практикалық іске асыру үшін әлі де еріткіштерді қажет етеді.

Суперкритикалық сұйықтықтар, әсіресе аса критикалық көмірқышқыл газы (scCO₂) кәдімгі органикалық еріткіштерге балама ұсынады. Өзінің критикалық температурасы мен қысымынан жоғары CO₂ сұйық -тығыздығымен, бірақ диффузивтілігі газ тәрізді- сұйықтыққа айналады. ScCO₂ көптеген полярлық емес заттарды ерітеді, улы қалдықтарды шығармайды және қысымды төмендету арқылы оңай бөлінеді. Кофе өнеркәсібі кофеинсіздендіру үшін scCO₂ пайдаланады. Фармацевтикалық экстракция және полимерлерді өңдеу сонымен қатар аса критикалық сұйықтықтарды пайдаланады. Жоғары қысымды жабдыққа қойылатын талаптар және шектеулі полярлық кеңірек қабылдауды шектейді.

Иондық сұйықтықтарбөлме температурасында сұйық болып қалатын иондардан тұрады. Бұл конструкторлық еріткіштерді сәйкес катион -аниондық комбинацияларын таңдау арқылы арнайы қолданбаларға бейімдеуге болады. Олардың шамалы бу қысымы атмосфералық шығарындыларды болдырмайды. Дегенмен, көптеген иондық сұйықтықтардың белгісіз токсикологиясы бар, олардың синтезі қымбат болуы мүмкін және олардың қайта өңделуі әрбір жағдайда бағалауды талап етеді.

Есептік еріткіш скринингімолекулалық модельдеу және машиналық оқыту арқылы еріткіш таңдауды жылдамдатады. Еріткіш қасиеттерін, реакция нәтижелерін және қоршаған ортаға әсерді болжау эксперименттік сынақ-және-қателерді есептеу арқылы азайтады. Бұл құралдар кең химиялық кеңістіктегі перспективалы үміткерлерді анықтауға көмектеседі.

Жетілдірілген батареяларға арналған фторлы еріткіштерзерттеуге қарқынды көңіл бөледі. Кернеуі жоғарырақ және энергия тығыздығы -келесі буын литий батареялары 4,8 В жоғары тұрақты еріткіштерді қажет етеді. Жартылай фторланған карбонаттар мен эфирлер уәде береді. Трифторэтилметилкарбонат және басқа фторлы қосылыстар жоғары{5}}вольтты литий-бай катодтар мен литий металл анодтарын жасауға мүмкіндік береді.

Ерітінділерді қайта өңдеу және қалпына келтірутехнологиялар тұрақтылықты жақсартады. Дистилляция қайнау температурасының айырмашылығына негізделген аралас еріткіштерді бөледі. Мембрананы бөлу, адсорбциялау және жетілдірілген тотығу процестері жұмсалған еріткіштерді қалпына келтіреді және тазартады. Жабық{3}}контурлы жүйелер жаңа еріткіш тұтынуды және қалдықтардың пайда болуын азайтады.

Органикалық еріткіш өнеркәсібі өнімділік талаптары мен тұрақтылық мақсаттары арасындағы тұрақты шиеленіспен бетпе-бет келеді. Кейбір қолданбалар ешқашан қатаң бақылауда дәстүрлі еріткіштерді пайдалануды жалғастыруды талап ететін сәйкес жасыл баламаларды таба алмайды. Басқа қолданбалар био-негізделген, қауіптілігі аз немесе толығымен еріткіш-сіз әдістерге ауысады. Траектория қауіпсіздік пен қоршаған ортаны қорғау жауапкершілігіне басымдық беретін әртүрлі, қолданбалы{5}}арнайы еріткіш құралдар жинағын көрсетеді.

Молекулярлық құрылымның еріткіш сипаттамаларын қалай анықтайтынын анықтау-құрылымдық меншік қатынастарын зерттеу жалғасуда. Бұл білім нақты мақсаттар үшін оңтайландырылған жаңа еріткіштерді ұтымды жобалауға мүмкіндік береді. Жасыл химия принциптерінің, сипаттаудың озық әдістерінің және есептеу құралдарының үйлесімі 21 ғасырдағы органикалық еріткіштер технологиясын қайта құруда.

Organic Solvents

Органикалық еріткіштің құрамында әдетте сутегі, оттегі, азот немесе галоген атомдарымен байланысқан молекулалық құрылымының бөлігі ретінде көміртегі атомдары болады. Бұл органикалық еріткіштерді су (H₂O) немесе көміртегі жоқ сұйық аммиак сияқты бейорганикалық еріткіштерден ажыратады. Көміртек{2}}негізделген құрылым органикалық еріткіштерге басқа органикалық қосылыстарды ерітуге тән қабілет береді.

Барлық органикалық еріткіштердің уыттылық деңгейі бірдей емес. Уыттылық химиялық құрылымға байланысты күрт өзгереді. Этанол салыстырмалы түрде төмен уыттылық көрсетеді және сусындар мен дәрілерде кездеседі. Керісінше, бензол өте улы және канцерогенді. Төрт хлорлы көміртегі бауырға ауыр зақым келтіреді. Әрбір еріткіш қауіпсіздік деректер парақтары мен нормативтік нұсқаулар арқылы денсаулыққа қатысты қауіптерді жеке бағалауды талап етеді.

Иә, көптеген органикалық еріткіштерді әртүрлі қайнау нүктелеріне негізделген компоненттерді бөлетін дистилляция арқылы қайта өңдеуге болады. Химия өнеркәсібі шығындар мен қоршаған ортаға әсерді азайту үшін еріткіштерді жүйелі түрде қалпына келтіреді және қайта пайдаланады. Қайта өңдеудің орындылығы еріткіш түріне, тазалық талаптарына және ластану деңгейіне байланысты. Кейбір қолданбалар таза еріткіштерді қажет етеді, ал басқалары қайта өңделген материалдарды қабылдайды.

Литий батареялары органикалық еріткіштерді қажет етеді, себебі литий сумен қатты әрекеттеседі, бұл судағы электролиттерді мүмкін емес етеді. Органикалық карбонатты еріткіштер батареяның кернеу диапазонында электрохимиялық тұрақтылығын сақтай отырып, литий тұздарын ерітеді. Олар сондай-ақ электродтарда одан әрі ыдырауды болдырмайтын қорғаныш бетіндегі пленкаларды құрайды. Этилен карбонатының сызықтық карбонаттармен ерекше үйлесімі иондық өткізгіштік пен электродты қорғаудың оңтайлы тепе-теңдігін қамтамасыз етеді.

Органикалық еріткіштер – фармацевтикадан электроникаға дейінгі салаларда қажетті көміртегі негізіндегі сұйықтықтар, мамандандырылған қолданбаларға қызмет ететін 200-ден астам әртүрлі қосылыстар

Денсаулыққа және қауіпсіздікке қатысты қауіптер салыстырмалы түрде жақсы этанолдан канцерогенді бензолға дейін органикалық еріткіштер арасында айтарлықтай өзгереді, бұл әсерді қатаң бақылауды және тиісті қорғаныс құралдарын қажет етеді.

Литий батареясының технологиясы литий тұздарын ерітетін, электродтар арасында иондарды өткізетін және батареяның ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз ететін қорғаныс қабықшаларын құрайтын органикалық карбонатты еріткіштерге қатты тәуелді.

Биологиялық негіздегі еріткіштерді, табиғи терең эвтектикалық еріткіштерді және фторлы қосылыстарды қоса, жасыл баламалар қауіпті мұнай-еріткіштерін біртіндеп алмастыруда.

Еріткіш таңдау бірнеше факторларды теңестіруді талап етеді, соның ішінде еріту қуаты, қауіпсіздік профилі, қоршаған ортаға әсері, құны және қолданбаға арналған арнайы өнімділік талаптары-