نگاه کلي

منظور از پاک کننده‌ها (detergehts) ، موادي هستند که ذره‌هاي چربي و چرک را از پارچه‌ها و يا اجسام ديگر بزدايند و در انواع مختلف تهيه مي‌شوند. اولين ماده اي که به عنوان شوينده ساخته شد، صابون بود. از عمر صابون صدها سال مي‌گذرد. آخرين دستگاههاي صابون کشف شده ، مربوط به 2000 سال پيش است، 700 سال است که صابون‌سازي بطور صنعتي و به مقادير زياد ساخته مي‌شود و 200 سال است که ساخت آن ، متحول گشته و به صورت کلاسيک و مدرن در آمده است.
از آن زمان تا کنون ، تعداد شوينده‌ها به حدي رسيده که قابل شمارش نيست، بطوري که امروزه در حجم انبوهي از شوينده‌ها ، به همراه تبليغات آنها مواجه شده‌ايم. در حال حاضر در برخي کشورها ، تقريبا بيش از 80 درصد از مواد پاک کننده مصرفي از شوينده‌هاي سنتزي تهيه مي‌شوند. لکن در مصارف عمومي واژه صابون ، مشخص کننده يک نمک فلز قليايي يا آمونيوم يک اسيد کربوکسيليک راست زنجير با تعداد 10-18 اتم کربن است و نام مواد شوينده به مواد صناعي با ساختمان مشابه اطلاق مي‌شود. از اين مواد ، در مصارف عديده اي از جمله براي پاک کردن ، شستشو و در فرايندهاي نساجي و غيره استفاده مي‌گردد.
از طرف ديگر ، صابون‌هاي فلزي ، کربوکسيلاتهاي قليايي خاکي يا فلزات سنگين با زنجيره طويل هستند. اين صابون‌ها در آب نامحلول بوده و در سيستمهاي غير آلي ، به عنوان مثال مواد افزودني به روغنهاي روان کننده ، جلوگيري کننده از زنگ زدگي ، ضد آب کردن مواد و سوختهاي ژلاتين‌دار (مواد سوختني مانند بنزين که با مواد غليظ کننده ممزوج شده‌اند و از آنها در بمب‌هاي ناپالم و شعله افکن‌ها استفاده مي‌شود) ، قارچ‌کشها داراي کاربرد مي‌باشد.
خصوصيت قابل توجه اين است که عدم توازن پلاريته (قطبيت) در داخل مولکول صابون‌ها و مواد شوينده و پاک کننده ، موجب ابراز قابليت انحلال و ماهيت فاز غير معمول در حلالهاي قطبي و غير قطبي مي‌شود. اين رفتار ، دقيقا باعث سودمندي چنين ترکيباتي در زمينه‌هاي خيس شوندگي ، قابليت انحلال ، شويندگي (در مورد شستشو و خشک شويي بصورت ترامان) ، رنگرزي و بسياري از ساير فراورده‌هاي صنعتي و خانگي است.
ترکيب اساسي ساختمان مولکولي پاک کننده‌ها موجب بوجود آمدن چنين صفاتي مي‌گردد.

انواع مواد پاک کننده
صابون (Soap)

صابون‌ها را مي‌توان از هيدروليز قليايي چربيها و روغن‌هاي طبيعي (استر اسيدهاي چرب با گليسرول) مانند پيه ، روغن‌هاي نارگيل ، زيتون ، نخل و تالو تهيه کرد که اين واکنش به نام فرايند صابوني شدن (Saponification) موسوم است:
C3H5(OOCR)3 + 3NaOH ? 3NaOOCR+C3H5(OH)3
بايد توجه داشت که در روشهاي جديد ، از هيدروليز مستقيم چربي‌ها بوسيله آب در دماي زياد استفاده مي شود. اين موضوع ، تصفيه و ايزولاسيون اسيدهاي چرب را که به صابون‌ها خنثي مي‌شوند، ممکن ساخته، اساس يک فرايند پيوسته را بوجود مي‌آورد. از نقطه نظر شيميايي ، صابون‌ها ، نمکهاي فلزي اسيدهاي چرب (اسيدهاي کربوکسيليک) راست‌زنجير با حدود 10-18 اتم کربن مي‌باشند.
با اينکه همه نمکهاي فلزي اسيدهاي چرب ، صابون هستند، اما تنها نمکهاي قليايي مانند (سديم و پتاسيم) در آب حل مي‌شوند و خاصيت پاک‌کنندگي دارند. نمکهاي فلزهاي قليايي خاکي (مانند کلسيم و منيزيم و..) در آب حل نمي‌شوند. از اين رو صابون‌هاي معمولي در آب سخت در مجاورت يون‌هاي کلسيم و منيزيم رسوب مي‌کنند. به اين ترتيب صابون خوب کف نمي کند و خاصيت پاک کنندگي خود را از دست مي‌دهد.
نمکهاي آلومينيوم اسيدها نيز در آب نامحلول و در روغن‌ها محلول هستند و از اين ماده ، در چربي‌هاي نرم کننده ، رنگ ، روغن جلا و ضد آب کردن مواد استفاده مي‌شود. نمک اسيدهاي فلزات سنگين مانند کبالت يا مس نيز بعنوان ماده خشک کننده در رنگهاي ساختماني و جوهر ، قارچ کش ها و مواد ضد آب استفاده مي‌شود.
کيفيت و مرغوبيت صابون ، به نوع چربي روغن بکار رفته بستگي دارد. لذا از خالصترين و بي‌بو ترين آنها استفاده مي‌گردد. علاوه بر چربي و قليا مواد افزودني ديگري هم در فرمولاسيون صابون وارد مي‌شوند. اين مواد عبارتند از:مواد جلوگيري کننده از اکسيداسيون مثل تري اتانول آمين اولئات ، مواد جلوگيري کننده از فساد صابون مانند دي سيانو دي آميدو سديم سولفانيلات ، روغن‌هاي معطره براي ايجاد بوي خوب صابون و غيره.

پاک کننده هاي سنتزي (Synthetic detergents)

مواد شوينده سنتزي که امروزه بسيار مورد استفاده قرار مي‌گيرند، مانند صابون ، از يک زنجير هيدروکربن متصل به نمک يک اسيد محلول در آب تشکيل شده است. البته در تهيه اين پاک کننده‌ها بايد توجه داشت که طول زنجير و نوع هيدروکربن مورد استفاده بطور مناسب انتخاب گردد. از گروههاي قطبي مشتق شده از اسيد سولفوريک در حد بسيار عمومي براي جايگزيني کربوکسيلات استفاده مي‌گردد.
بعنوان مثال مي‌توان به آلکيل سولفاتها (ROSO3Na) ، آلکان سولفوناتها (RSO3Na) و آلکيل آريل سولفوناتها (R-C6H4-SO3Na) اشاره کرد و از مهمترين اين مواد مي‌توان سديم لوريل (دودسيل) سولفات (C12H25-OSNa) و سديم دودسيل بنزن سولفونات (C12H25-C6H4-SO3-Na) را که داراي قدرت پاک کنندگي بالايي هستند، نام برد. استرها و آميد اسيدهاي چرب نيز که از تورين (H2NCH2CH2SO3H) و اسيدايزاتيونيک (HOCH2CH2SO3H) تهيه مي‌شوند، از جمله اولين ترکيبات سنتزي تلقي مي‌شوند. مضافا ، آلکان فسفوناتها معرف نوع ديگري از مواد صناعي آنيوني مي‌باشد.
از طرف ديگر احتمال دارد که تغيير و اصلاح گروههاي قطبي بوسيله تغيير در علامت بار الکتريکي يون فعال در سطح مسير شود. يک مثال بسيار معروف از مواد شوينده کاتيوني (invert soaps) ، ملح آمونيوم نوع چهارم اين طبقه بفرمول C16H33N(CH3)Br است. در طبقه ديگر يعني مواد شوينده غير معدني ، گروه قطبي عبارت از گروه آب دوست غير مجتمع شده مي‌باشد که معمولا حاوي چند گانگي وظايف اکسيژن (اتر و الکل) است که در پيوند هيدروژني با آب برگزيده شده است. مثالي در اين مورد ، استر تهيه شده از يک اسيد چرب و قند است.
از انواع عمومي ديگر ، مي‌توان به پليمريزاسيون تعدادي از واحدهاي اکسيد اتيلن با يک الکل اشاره کرد که داراي فرمول عمومي R-O-(CH2CH2O)2H مي‌باشد. همچنين اکسيدهاي آمين مانند R-N(CHsub>3)2?O و اکسيدهاي فسفين منسوب آنها نيز تهيه شده‌اند. مهمترين شوينده هاي سنتزي عبارتند از:

صابون مايع

صابون مايع ، در واقع از نظر مواد تشکيل دهنده ، جزو صابون‌ها محسوب نمي‌شود و از پاک کننده‌ هاي سنتزي مي‌باشد. البته اگر در ساختمان معمولي از روغن نارگيل زياد و يا روغن هايي مثل روغن بزرک استفاده شود، مي‌توان صابون را به صورت مايع در آورد. صابون‌هاي مايع ، علاوه بر ماده اوليه و اصلي خود ، داراي مواد ديگري مثل نرم کننده ، پاک کننده و کف کننده ، ضد باکتري و چرب کننده هستند.

شامپوها

شامپوها نيز از پاک کننده هاي سنتزي هستند. ماده اصلي تشکيل دهنده شامپوها عبارتند از: عامل پاک کننده که خود شامل سه دسته مواد فعال سطحي آنيوني (مثل سديم لوريل اتر سولفات و تري اتانول آمين سولفات ، آمفوتري (مثل بتائين کوکوآميدوپروپيل) و غير يوني هستند. عامل تقويت کننده کف (مثل بتائين) ، عامل حالت دهنده مو و عامل نگهدارنده (مواد ضدعفوني کننده و ميکروب کش) ، عامل صدفي کننده مثل اتيلن گليکول و عامل غليظ کننده مثل نمک طعام و عامل رنگ و بو مثل عصاره گياهان.

پودرهاي لباسشويي

پودرها ماشين لباسشويي نسبت به پودرهاي رختشويي چند ماده اضافه دارند که بر قدرت پاک کنندگي آنها مي‌افزايد. يکي از اين مواد ، پر بورات است که از سفيد کننده ها و رنگ برهاست. اجزاي اصلي پوردهاي لباسشويي شامل موارد زير هستند:
ماده اصلي و فعال (مواد غيريوني و آنيوني) که عامل پاک کنندگي و جدا کردن چرک از لباس است، عامل قليايي کننده (مثل سيليکات ها) که از خوردگي بدنه لباسشويي جلوگيري مي کند، عامل سفيدکننده و رنگ سرکه معمولا پربورات سديم است، عامل کنترل کننده کف و پاک کننده کمکي ، عامل کاهش سختي آب که به پاک کنندگي هم کمک مي‌کند (مثل فسفات ها) ، عامل جلوگيري از رسوب مجدد چرک مثل CMC از شستن دوباره چرک روي لباس جلوگيري مي‌کند، اپتيکال براتيز که باعث درخشندگي پارچه مي‌شود، مواد ميکروب کش و ضدعفوني کننده.

سفيد کننده ها و رنگ برها

بسياري از لکه برها موادي هستند که از آنها به عنوان سفيد کننده ، ضدعفوني کننده و پاک کننده استفاده مي‌شود. رايج ترين ماده اي که از آن به عنوان سفيد کننده استفاده مي‌شود، آب ژاول است که خاصيت ضدعفوني کننده نيز دارد، زيرا يک سفيد کننده کلردار است و از سفيد کننده هاي ديگر ، پربورات سديم است که از آن ، بيشتر در خشک شويي‌ها و نيز در ترکيب پودرهاي ماشين لباسشويي استفاده مي‌شود. قدرت سفيدکنندگي پربورات از آب ژاول کمتر است.
آب اکسيژنه يا پراکسيد هيدروژن هم يک ماده رنگ بر و سفيد کننده است. علاوه بر مواد ذکر شده ، موادي مثل الکل ، آمونياک ، استن ، اسيد نيتريک ، اسيد اگزاليک ، تربانيتن ، جوش شيرين ، کربنات سديم ، تتراکلريدکربن و غيره نيز خاصيت رنگ بري و پاک کنندگي دارند.

قياس صابون و پاک کننده هاي سنتزي

صابون‌ها در هنگام واکنش با ناخالصيهاي يونهاي فلزي موجود در آبهاي طبيعي ، بويژه کلسيم و منيزيم ، منجر به تشکيل نمکهاي نامحلول در آب مي‌شوند و به صورت رسوب از آب جدا مي‌شوند. اما نمکهاي فلزات قليايي خاکي و املاح فلزات سنگين مواد شوينده سنتزي در آب محلول هستند. لذا اين شوينده ها در آب سخت نيز پاک کنندگي خوبي دارند و رسوب جديد تشکيل نمي‌دهند.
صابونهاي کربوکسيلات در PH پايين ، هيدروليز شده و به صورت صابون اسيدي نامحلول راسب مي‌شوند، ولي شوينده هاي سنتزي ، پايداري زيادي در برابر اسيديته از خود نشان مي‌دهند. زيرا پاک کننده هاي صابوني ، نمکهايي هستند که آنيون تشکيل دهنده آنها ، به اسيدهاي ضعيف تعلق دارند و در محيط اسيدي به راحتي هيدروليز مي‌شوند.
از ديگر تفاوتهاي شوينده هاي سنتزي با صابونها ، تغيير و اصلاح در ساختار اين مواد نسبت به مولکول صابون است که باعث ايجاد بهترين حالت تعادلي آب دوستي ف چربي دوستي و خصوصيات انحلال پذيري ، اثر ميکروب کشي و ايجاد نرمي در منسوجات و غيره مي‌شود.
پاک کننده هاي سنتزي به تنهايي از نظر قدرت پاک کنندگي با صابونها معادل نيستند، اما دو افزاينده مهم ، قابليت تخمير کنندگي آنها را به نحو قابل ملاحظه اي افزايش مي‌دهد. سديم تري پلي فسفات که به عنوان يک سازنده بکار مي‌رود، قابليت شکستن و تعليق برخي از خاکهاي رسي ، رنگها و ساير مواد جامد بسيار ريز محلول در آب را داراست. بعلاوه اين جسم با تعداد زيادي از يونهاي فلزي ، کي‌ليت تشکيل مي‌دهد.اک کننده هاي خانگي ، همچنين محتوي نيم تا يک درصد کربوکسي متيل سلولز (CMC) هستند که اين جسم ، از واکنش سلولز با کلرواستيک اسيد در محلول بازي تهيه مي‌شود.
اين ماده پليمري ، قادر است که از رسوب مجدد جرم بر روي منسوجاتي که به وسيله پاک کننده ها پاک شده است، جلوگيري کند. ساير افزاينده هاي معمولي عبارتند از: مواد سفيد کننده ، مواد کف زا و يا ساير مواد تنظيم کننده مي‌باشد.

علت اثر پاک کنندگي مواد پاک کننده

ذره هاي چربي و چرک ، جامدند و به پارچه يا بدن مي‌چسبند و با شستشوي ساده و بوسيله آب زدوده نمي‌شوند، اما با صابون و ديگر شوينده ها شسته مي‌شوند. اثر پاک کنندگي صابون وشوينده ها به اين دليل است که مولکول آنها از دو قسمت آبدوست (هيدروفيل) و آب گريز يا چربي دوست (هيدروفوب يا ليپوفيل) تشکيل شده است. قسمت آبدوست که همان سر نمکي صابون COO- يا گروه سولفات و ديگر گروههاي قطبي در انتهاي مولکول مواد شوينده است، مولکولهاي آب را جذب مي‌کند و در آب محلول مي‌باشد و بوسيله حلالهاي آلي دفع مي‌شود. سر ديگر مولکولهاي صابون و مواد شوينده سنتزي يک هيدروکربن با زنجير طولاني است که آب را از خود دفع مي‌کند، ولي در حلالهاي آلي حل مي‌شود.
پس از حل شدن مولکولهاي صابون در آب از طريق قسمت يوني ، از بهم پيوستن زنجيرهاي هيدروکربني آب گريز ، مجموعه هاي بسيار کوچکي بوجود مي‌آيند که سطح خارجي آن را آنيونهاي آبدوست مي‌پوشانند. اين مجموعه هاي کوچک با مولکولهاي آب ، پيوند هيدروژني تشکيل مي‌دهند و به صورت ذره هاي شناور در آب باقي مي‌مانند.
بدين ترتيب مولکول صابون مانند پلي بين ذرات چربي و آب قرار گرفته، به واسطه انحلال ذرات چربي و چرک در ذره هاي شناور صابون از روي الياف پارچه يا اجسام ديگر به داخل آب کشيده مي‌شوند و با شستشو پاک مي‌شوند. در شوينده هاي سنتزي نيز چربي ها و چرکها به زنجير آلکيل مي چسبند و گروه سولفونات سبب حل شدن آنها در آب شده، همراه با آب برده مي‌شوند.

مواد پاک کننده و آلودگي محيط زيست

مواد شيميايي مي توانند در چرخه هاي طبيعي وارد و در مرحله اي خاص بوسيله باکتري‌ها تجزيه شوند. به عنوان مثال چربي‌هاي موجود در طبيعت که مولکولهاي آنها شاخه جانبي در زنجيره هيدروکربني ندارند و صابون معمولي را از آنها مي‌سازند، بوسيله باکتريها تجزيه مي‌شوند. تعدادي از شوينده هاي شنتزي ، بويژه آلکيل بنزن سولفوناتهاي مشتق شده از مواد شيميايي نفت ، داراي شاخه جانبي در زنجيره هيدروکربني مي‌باشند و توسط باکتريها تجزيه مي‌شوند. از اين رو ، باقي ماندن و تراکم اين مواد غير طبيعي ساخته دست بشر در طبيعت ، سبب آلودگي روزافزون آبها و مخازن زيرزميني مي‌شود.
براي جلوگيري از آلودگيهاي روزافزون حاصل از اين نوع پاک کننده ها ، هم اکنون در بسياري از کشورها ، قوانين و مقررات ،اجازه استفاده از مواد شوينده مقاوم در برابر تجزيه بيولوژيکي (شوينده هاي سخت) را نمي‌دهد و کارخانجات بسوي توليد مواد شوينده نرم با ساختمانهاي راست زنجير سوق داده شده‌اند. اشکال اساسي ديگر شوينده هاي سنتزي ، ترکيبهاي فسفردار آنهاست که براي تنظيم PH و جلوگيري از واکنش يونهاي کليسم و منيزيم موجود در آب سخت با ماده شوينده ، به آن افزوده مي‌شود. فسفاتها در اعماق رودخانه ها و درياچه ها رسوخ کرده، سبب رشد غير عادي قارچها و جلبکها مي‌شوند و به اين ترتيب با مصرف اکسيژن محلول در آب توسط اين گياهان ، زندگي ماهي ها و ديگر آبزيان به خطر مي‌افتد.
منبع:http://atwis.com
/خ