play_arrow درباره مواد شیمیایی

ماده شیمیایی چیست؟

مواد شیمیایی بخش اصلی و بسیار مهم در علم شیمی می باشد. همانطور که آشنایی و درک گونه برای شناخت علوم زیستی اهمیت دارد. درک درست و شناخت مواد شیمیایی برای علم شیمی بسیار حائز اهمیت است. هر چیزی که ما در زندگی روزمره خود دست می‌زنیم و استفاده می کنیم از مواد شیمیایی ساخته شده است. هوا، آب، آهن، بنزین، لباس، سنگ، مبلمان، پلاستیک، گیاهان، مواد غذایی همه از مواد شیمیایی تشکیل شده اند. برخی از آنها طبیعی و برخی به صورت مصنوعی هستند. مواد شیمیایی می توانند به صورت تک مولکول مانند آب باشند یا مخلوطی از مواد شیمیایی مختلف مانند هوا (ترکیبی از نیتروژن، اکسیژن، دی اکسید کربن و ...) باشند. موجودات زنده مانند گیاهان و حیوانات کاملاً از مواد شیمیایی تشکیل شده اند. سلول های زنده از مواد شیمیایی بیولوژیکی مانند پروتئین ها و DNA تشکیل شده اند.

طبقه بندی مواد شیمیایی

دسته بندی های مختلفی برای مواد شیمیایی بر اساس خواص آنها قابل تعین است.

دسته بندی مواد شمیایی بر اساس خلوص

• ساده یا خالص
• ترکیبی

دسته بندی مواد شیمیایی بر اساس حالت فیزیکی

• جامد
• مایع
• گاز
• پلاسما

دسته بندی مواد شیمیایی بر اساس محتوای کربن

• آلی
• غیر آلی یا معدنی

دسته بندی بر اساس نوع پیوند

• یونی
• مولکولی
• ماکرومولکولی
• فلزی

دسته بندی مواد شمیایی بر اساس اسیدیته

• اسید
• باز یا قلیا
• خنثی

دسته بندی مواد شیمیایی بر اساس حالت ظاهری

• مایع
• پودر
• گرانول
• گاز

دسته بندی مواد شیمیایی بر اساس خطرناک بودن

• سمی
• خورنده
• قابل اشتعال
• قابل انفجار

دسته بندی مواد شیمیایی بر اساس کاربرد

• صنایع غذایی و کشاورزی
• صنایع دارویی
• صنایع شوینده
• صنایع نفت وگاز
• صنایع چرم
• کاربردهای هسته ای

مواد شیمیایی می‌توانند به صورت ساده یا ترکیبی باشند. در دسته بندی دیگر، مواد شیمیایی می توانند به صورت جامد، مایع، گاز و پلاسما تقسیم بندی شوند که تمامی آنها می‌توانند به دو گروه مواد آلی و معدنی نیز وجود داشته باشند. نکته مهم در مورد مواد شیمیایی این است که یک ماده شیمیایی می‌تواند بر اثر تغییرات دما و فشار در هر یک از این 4 حالت وجود داشته باشد.

تفاوت ماده شیمیایی آلی و معدنی چیست؟

در علم شیمی، بین مواد شیمیایی آلی (organic) و معدنی (inorganic) تفاوت وجود دارد. آلی به این معنی است که این ماده شیمیایی حاوی اتم‌های کربن می باشد. امروزه بسیاری از مواد شیمیایی مصنوعی (یعنی ساخت بشر) آلی هستند. دسته مهمی از مواد شیمیایی آلی پلیمرها هستند. پلیمرها در طبیعت وجود دارند، سلولز در سلول‌های گیاهی یا DNA نمونه‌هایی از پلیمرهای طبیعی هستند. نایلون  یک پلیمر مصنوعی به شمار میرود. تفاوت مواد شیمیایی آلی و معدنی در این است که مواد شیمیایی معدنی حاوی اتم های کربن نیستند. آهن، طلا، سنگ، ماسه و شیشه نمونه های رایجی از مواد معدنی هستند.

اسید چیست؟

اسید (Asid) به آن دسته از مولکول ها یا یون هایی گفته میشود که می‌توانند یک جفت الکترون بگیرند. اسیدها در ترکیب با آب یون هیدروژن (⁺H) آزاد می‌کنند.

خواص شیمیایی اسیدها

• دارای طعمی ترش هستند.
• با فلزات واکنش نشان داده و گاز هیدروژن تولید می‌کنند.
• دارای PH کمتر از 7 هستند.
• در محلول های آبی یون هیدروژن ایجاد می‌کنند.

اسید قوی

اسید قوی به اسیدی گفته می‌شود که در یک محلول آبی به طور کامل یونیزه (تفکیک) می‌شود. در واقع اسیدهای قوی ظرفیت زیادی برای از دست دادن H⁺ دارند. نمونه هایی از اسیدهای قوی در جدول زیر ارائه شده است:

اسید قوی	فرمول شیمیایی	نماد	برخی کاربردها
سولفوریک اسید	H2SO4		کشاورزی و تولید کود
هیدروکلریک اسید	HCL		اسید شویی فولاد
نیتریک اسید	HNO3		تولید مواد منفجره
پرکلریک اسید	HClO4		سوخت موشک ها تولید باتری از بین بردن زنگ زدگی

اسید ضعیف

اسیدهای ضعیف به طور کامل در آب تفکیک یون نمی‌شوند. در جدول زیر نمونه هایی از اسیدهای ضعیف ارائه شده است:

اسید ضعیف	فرمول شیمیایی	نماد	برخی کاربردها
کربنیک اسید	H2CO3		تهیه نوشیدنی های گازدار
فسفریک اسید	H3PO4		در صنعت کشاورزی تولید نوشیدنی های گازدار
استیک اسید	CH3COOH		تولید نفت تولید مواد رسوب زدایی

باز چیست؟

باز یا قلیا (Base) به آن دسته از موادی گفته میشود که قابلیت آزاد کردن یون های هیدروکسید(^-OH) در آب را دارند.

خواص شیمیایی بازها

• بازها در ترکیب با لیتموس قرمز، آن را به آبی تغییر میدهند.
• دارای طعمی تلخ هستند.
• بازها در ترکیب با اسیدها واکنش داده و خاصیت بازی خود را از دست می‌دهند و طی این فرآیند آب و نمک تولید می‌کنند.
• شکل ظاهری لغزنده و صابونی دارند.
• مقدار PH بازها از 8 تا 14 متغیر است. هرچه این میزان به 14 نزدیکتر باشد، ماده بازی قوی تر است.

برخی از معروف ترین بازها و کاربرد آن در جدول زیر ارائه شده است:

باز	فرمول شیمیایی	نماد	برخی کاربردها
سدیم هیدروکسید	NaOH		تولید صابون، کاغذ و فیبر
کلسیم هیدروکسید	CaOH		تصفیه فاضلاب تولید کاغذ کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی
سدیم کربنات	Na2CO3		محلول شست و شو
آمونیوم هیدروکسید	NH4OH		حذف کننده لکه های لباس
سدیم هیدروژن کربنات	NaHCO3		در تهیه بیکینگ پودر، کپسول آتش نشانی

کاربردهای مواد شیمیایی

1. صنایع غذایی و کشاورزی

مواد شیمیایی می توانند نقش مهمی در تولید و نگهداری مواد غذایی داشته باشند. به عنوان مثال، افزودنی های غذایی مانند رنگ ها یا طعم دهنده ها می توانند باعث جذابیت و خوش طعم شدن غذا شوند. از دیگر مواد شیمیایی خوراکی میتوان به اسید سیتریک اشاره کرد. اسید سیتریک یک اسید آلی است که به طور طبیعی در برخی میوه ها مانند پرتقال و لیمو شیرین وجود دارد و هم چنین در ترکیبات نوشابه از آن استفاده می شود. نیترات ها نمونه دیگری از موادی هستند که در صنایع غذایی برای افزایش زمان نگهداری مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند. در تولید کودهای شیمیایی از مواد شیمیایی مختلف مانند آمونیاک نیز استفاده میشود. همچنین ظروف بسته بندی مواد غذایی مانند بطری ها، فنجان ها و بشقاب ها می‌توانند حاوی مواد شیمیایی مانند پلاستیک باشند.

2. صنایع دارویی

مواد شیمیایی در صنایع دارویی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند، و از آنجایی که بر سلامت انسان به طور مستقیم تاثیر می‌گذارند و کوچکترین خطایی می‌تواند اثرات جبران ناپذیری را رقم بزند در نتیجه باید در تولید آن دقت بالایی در نظر گرفته شود. از آنجایی که برخی از این داروها به صورت خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرند در نتیجه باید علاوه بر خاصیت درمانی خاصیت خوراکی هم داشته باشند.

3. صنایع شوینده

مواد شوینده که عنوان پاک کننده آلودگی ها مورد استفاده قرار می‌گیرند از مواد شیمیایی ساخته شده اند. به عنوان مثال، صابون از مواد شیمیایی مانند گلیسیرین، نمک سدیم و اسیدهای چرب تشکیل شده است. همچنین در شامپوها برای پاک کنندگی از سدیم لورت سولفوسوکسینات استفاده شده است.

4. صنایع نفت و گاز

مواد شیمیایی مورد استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی نقش مهمی در فرآیندهای گوناگون این صنعت ایفا می‌کنند. مهم ترین موارد استفاده از مواد شیمیایی در این صنایع در برج های خنک کننده می‌باشد. از آنجایی که در برج های خنک کننده رسوبات مختلفی می‌تواند اتفاق بیفتد و باعث کاهش تبادل حرارتی و افزایش هزینه های انتقال انرژی گردد لذا از مواد شیمیایی برای کنترل رسوب، خوردگی و فرسایش واحدهای انتقال حرارت و لوله های تاسیساتی استفاده می شود.

5. صنایع چرم

از آنجایی که چرم پوست حیوانات بسیار فساد پذیر هستند به منظور پایداری آن از مواد شیمیایی استفاده می شود. یکی از مواد شیمیایی پر کاربرد در صنعت چرم سازی سولفید سدیم یا تترا سولفید سدیم است که از آن برای سست کردن ریشه مو در پوست استفاده می شود. سایر مواد شیمیایی که صنعت شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد می توان به متیل آمین و کربنات سدیم اشاره کرد که از آنها به منظور مو گیری استفاده می‌شود. همچنین برای رنگ کردن چرم ها از مواد شیمیایی مانند کرومات سرب و اکسید روی استفاده می شود.

کاربردهای هسته ای

مواد شیمیایی میتوانند در زمینه های هسته ای نیز کاربرد داشته باشند. به عنوان مثال پودر نقره در راکتورهای هسته ای میتواند مورد استفاده قرار گیرد. پودر نقره در میله های کنترل برای گرفتن نوترون و کاهش سرعت شکافت در راکتورهای هسته ای استفاده میشود.

خطرات مواد شیمیایی

مواد شیمیایی در برخی موارد میتوانند آسیب زا باشند و خطرات جبران ناپذیری ایجاد کنند. برخی از این مواد می‌توانند منجربه ایجاد حساسیت و یا حتی سرطان شوند، برخی میتوانند به آسانی آتش گرفته و منفجر گردند. در نتیجه باید اطلاعات لازم و کافی هنگام استفاده از مواد شیمیایی را داشته باشیم تا بتوانیم از خطرات احتمالی که برخی از این مواد میتوانند ایجاد کنند جلوگیری کنیم.

ایمنی شیمیایی

ایمنی شیمیایی شامل تمام روش ها و رویه هایی است که به منظور به حداقل رساندن خطر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی طراحی شده است.

هنگام استفاده از مواد شیمیایی لازم است اطلاعات کامل و کافی در مورد ماهیت آن بدانیم. بدین منظور آشنایی با برگه اطلاعات ایمنی و اطلاعات فنی مواد شیمیایی بسیار حائز اهمیت است:

برگه اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی (MSDS)

برگه اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی MSDS (Material Safety Data Sheet) نشان دهنده ترکیبات ماده شیمیایی، درصد عناصر و پارامترهای ایمنی که حین مصرف باید رعایت شود نیز می باشد. با استفاده از اطلاعات این برگه، مصرف کننده با نحوه صحیح استفاده از آن ماده شیمیایی، شرایط محیطی و درجه حرارت نگهداری از ماده و نکات ایمنی مربوط به آن آشنا خواهد شد.

علایم لوزی خطر

لوزی قرمز: خطر آتش گیری مواد شیمیایی

لوزی زرد: خطر واکنش پذیری ماده شیمیایی

لوزی سفید: اطلاعات خاص در مورد ماده شیمیایی

لوزی آبی: خطر ماده شیمیایی بر سلامت انسان

داخل لوزی ها اعداد از 0 (کمترین میزان خطر) تا 4 (بیشترین میزان خطر) قرار میگیرد.

مواد شیمیایی معمولا همراه برگه اطلاعات شیمیایی عرضه می شوند که تمام اطلاعات لیست شده در بالا به همراه اطلاعاتی راجع به نحوه استفاده، نحوه نگهداری، حمل و انتقال و همچنین خطرات جانی و محیط زیستی آن در آن گنجانده شده است.

برگه اطلاعات فنی مواد شیمیایی (TDS)

برگه اطلاعات فنی مواد شیمیایی (Technical Data Sheet) بیانگر مشخصات شیمیایی و فیزیکی شامل جرم مولکولی، شماره CAS (شامل شناسایی یکتا مواد شیمیایی)، ویسکوزیته، دانسیته و ... می باشد.

شناسایی ماده شیمیایی

به طور کلی هویت یک ماده شیمیایی را میتوان با موارد زیر مشخص کرد:

• نام شیمیایی

       به عنوان مثال بنزن: IUPAC

• کد مشخص

       برای مثال: CAS  یا EC

• ترکیب شیمیایی

برای مثال:  > 99٪ بنزن و <1٪ تولوئن. ترکیب ماده با تجزیه و تحلیل شیمیایی تعیین می شود.

تمام مواد شیمیایی با عدد بخصوصی کد گذاری می شوند. هدف از این کدگذاری شناسایی راحت مواد شیمیایی می باشد. روش ها مختلفی برای کد گذاری مواد شیمیایی وجود دارد از جمله:

• CAS
• EC
• NSC
• UNII

به عنوان مثال برای نمک خوراکی یا سدیم کلراید (NaCl) کدهای CAS و EC به صورت زیر می باشد:

CAS 7647-14-5

EC 231-598-3

موارد ایمنی مربوط به مواد شیمیایی

عدم  رعایت نکات ایمنی مواد شیمیایی با وقوع حوادث جدی و جبران ناپذیری میگردد. لذا باید نکات ایمنی در نگهداری مواد شیمیایی را به طور جدی رعایت کرد. نکات ایمنی مربوط به نگهداری مواد شیمیایی مختلف در زیر ارائه شده است:

اصول ایمنی نگهداری مواد شیمیایی خشک

مواد شیمیایی خشک میتوانند با یکدیگر نگهداری شوند اما بهتر است مواد آلی از معدنی جدا شوند.

اصول ایمنی نگهداری مواد شیمیایی مایع

در مورد مواد شیمیایی مایع باید گروه های اصلی آن مشخص شوند به عنوان مثال اسیدها از بازها جدا شوند. مواد شیمیایی شدیدا سمی باید در مکانی مشخص و جداگانه نگهداری شوند. مواد تمیز کننده و ضد عفونی کننده هم باید در زیر سینک آزمایشگاه نگهداری شوند.

اصول ایمنی نگهداری مایعات قابل اشتعال

مایعات قابل اشتعال را نباید بیش از مقدار مجاز در آزمایشگاه نگهداری کرد. همچنین ظروف نگهداری این مواد باید استاندارد و تایید شده باشد.

اصول ایمنی نگهداری مواد شیمیایی خورنده

مواد شیمیایی خورنده موادی هستند که در تماس با سایر مواد آنها را از بین میبرند. این مواد باید در ظروف دوجداره و در قفسه هایی مقاوم نگهداری شوند. همچنین نباید مواد شیمیایی خورنده را در طبقات بالایی قفسه ها (بالاتر از چشم و صورت) نگهداری کرد.

اصول ایمنی نگهداری مبردهای شیمیایی

مواد شیمیایی مبرد به شکل سیال و یا ترکیبی از چند ماده می باشند. مخازن نگهداری این ظروف باید تا %80 ظرفیت آن پر شوند. اتصالات ظروف جابجایی و حمل این مواد باید بسیار سفت و محکم باشد. هنگام شارژ و پر کردن، ظروف مواد شیمیایی مبرد نباید گرم باشد.

نکات مهم در مورد انبارداری مواد شیمیایی

• محل انبار باید به نحوی انتخاب گردد که حداقل سه جهت ساختمان به خودروهای امدادی و وسایل اطفا حریق و ارسال تجهیزات ضروری در شرایط اضطراری دسترسی وجود داشته باشد.
• محل انبارهای بزرگ باید دور از مناطق مسکونی، مدارس، فروشگاه ها، بیمارستان ها و ... احداث شود. همچنین احداث این انبارها در مناطقی که سطح آبهای زیر زمینی بالا باشد، ممنوع است.
• دسترسی به انبار باید به صورت مستقیم و بدون عبور از سایر نقاط ساختمان باشد.
• دفتر انباردار باید جدا از منطقه نگهداری سموم و مواد شیمیایی باشد.
• علاوه بر درب اصلی انبار باید درب های اظطراری برای انبار در نظر گرفته شود.
• انبار باید مجهز به سیستم هواکش و فیلتر مناسب جهت ممانعت از تجمع بخارات شیمیایی مواد باشد.
• علائم شهدار دهنده باید در خارج از انبار و به زبان فارسی نصب گردد. علائم خطر سموم، آتش زایی و عدم اجازه ورود افراد غیر مسئول از جمله علائم هشدار دهنده مهم می باشد.
• دیوارها، سقف ها و سرپناه تمام انبارها بدون استثنا باید از مصالح غیر قابل اشتعال ساخته شود. همچنین کف انبارها باید بتن یا سنگ فرش باشد و نسبت به مواد شیمیایی و سموم غیر قابل نفوذ باشد.
• شیب و آبروی کف محفظه باید طوری باشد که در زیر کالاها جمع نشود. همچنین کف انبارها باید صاف و فاقد هرگونه ترک و یا شکاف باشد.
• روشنایی طبیعی انبارها باید به گونه ای باشد که مواد شیمیایی و سموم موجود در آنها در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار نگیرد.