مرجع مواد شیمیایی ایران
مواد شیمیایی

مواد شیمیایی چیست؟


مواد شیمیایی، موادی هستند که ترکیب شیمیایی و ویژگی های معین و ثابتی دارند. اجزای تشکیل دهنده مواد شیمیایی را نمی توان با استفاده از روش های جداسازی فیزیکی و بدون تجزیه عناصر و تعیین ترکیب درصد آنها، شناسایی نمود.

مواد شیمیایی به صورت ترکیبات شیمیایی، عناصر شیمیایی، یون ها و یا آلیاژ می باشند. شیمیدان فرانسوی جوزف پراست اولین بار در قرن ۱۸ میلادی پس از آزمایش و کار بر روی مواد شیمیایی از جمله کربنات مس توانست مفهومی برای ماده شیمیایی ارائه دهد.

عناصر شیمیایی می‌توانند در هنگام واکنش شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری ماده شیمیایی بوجود آورند. مثلاً آب نتیجه واکنش عنصرهای هیدروژن و اکسیژن است. در این حالت، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می‌شوند و مولکولی با فرمول شیمیایی H2O می‌سازند. همین دو عنصر در شرایط متفاوت می‌توانند ماده دیگری را به نام هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) بسازند که دارای مولکول‌های H2O2 است.

به همین شکل، همه ترکیب‌های شیمیایی می‌توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. به عنوان مثال می‌توان آب را به کمک برقکافت به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.

در طبیعت مواد شیمیایی که بتوان به صورت خالص یافت، بسیار نادر هستند. برخی از این نوع مواد شیمیایی عبارتند از: الماس، طلا، سدیم کلرید و شکر (ساکارز).

مواد شیمیایی به طور کلی در ۴ حالت جامد، مایع، گاز و یا پلاسما وجود دارند. که ممکن است یک ماده شیمیایی تحت تاثیر تغییرات فشار و دما در هر یک از این حالات یافت شود. مواد شیمایی از نظر نوع کاربرد به مواد شیمیایی صنعتی و آزمایشگاهی دسته بندی می شوند. همچنین مواد شیمیایی به طور کلی به دو گروه بزرگ مواد معدنی و مواد آلی تقسیم بندی می‌شوند.

مواد شیمیایی آلی و معدنی

در گذشته، ماده آلی به ماده‌ای گفته می شد که توسط بدن موجودات زنده ساخته شود. تا اینکه در سال ۱۸۲۸ وهلر (wohler) دانشمند آلمانی، توانست برای اولین بار در آزمایشگاه ترکیب آلی اوره (CO(NH2)2) را از یک ترکیب معدنی به نام ایزوسیانات تهیه نماید. و از آن پس معلوم شد که می‌توان مواد آلی را نیز در آزمایشگاه ساخت.

به طور کلی ترکیبات آلی را ترکیبات کربن می نامند، زیرا در تمامی مواد شیمیایی آلی کربن وجود دارد.

شیمی معدنی را می‌توان بطور کلی به عنوان شیمی عناصر دیگر در نظر گرفت که شامل همه عناصر باقیمانده در جدول تناوبی و همچنین کربن ، که نقش عمده‌ای در بیشتر ترکیبات معدنی دارد، معرفی نمود.

مواد شیمیایی آلی و معدنی با یکدیگر تفاوت هایی دارند که عبارتند از:

* در تمام ترکیبات آلی حتماً کربن وجود دارد، در صورتی که مواد معدنی بدون کربن بسیاری وجود دارد. همچنین در ترکیبات آلی ، اتم های کربن می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند و زنجیرهای طویل تشکیل دهند، در حالی‌که این خاصیت در عناصر دیگر خیلی کمتر دیده می‌شود.

*  مقاومت مواد آلی در برابر حرارت از مواد معدنی کمتر است.

* اغلب واکنش‌های میان مواد آلی کند و دو طرفه یا تعادلی بوده، در حالی که اغلب واکنش‌های معدنی سریع می‌باشند.

خواص فیزیکی و شیمیایی ماده چه چیزهایی هستند؟

ماده به عنوان چیزی که جرم دارد و فضا اشغال می‎کند، تعریف می‎گردد. درست همان طور که یک فرد با ویژگی‎هایی منحصر به فرد خود نظیر قد، رنگ پوست، فرم بدن و غیره توصیف می‎شود؛ ماده نیز با خواص فیزیکی و شیمیایی‎ خود مشخص می‌گردد.
در شیمی، خواص شیمیایی ماده به عنوان ویژگی‎هایی تعریف می‎شود که از طریق آن ویژگی‌ها، ماده تغییر می‎کند و با توجه به نسبت اجزای تشکیل دهنده‎اش به شکل‎های دیگری تبدیل می‎گردد.
در تغییرات فیزیکی فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد نه ساختار ذره‌های تشکیل دهنده آن. بنابراین تغییرات همه حالت های ماده مانند ذوب، انجماد، تبخیر، میعان، تصعید و چگالش و همچنین انحلال نمک ها و بازها در آب، تغییر فیزیکی هستند.
در تغییرات شیمیایی اتصال اتم ها به یکدیگر و آرایش الکترونی آن‌ها در واکنش دهنده‌ها تغییر می‌یابد. البته در یک واکنش شیمیایی، اتم‌ها نه بوجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها ترکیب، تجزیه یا نوآرایی صورت می پذیرد.
خواص شیمیایی ماده قابل مشاهده نمی‎باشند اما می‌توان آن‌ها را از طریق حواس پنج‌گانه شناخت. در مقایسه با خواص شیمیایی، برخی از خواص فیزیکی ماده قابل مشاهده می‎باشند.
یک تغییر شیمیایی ممکن است با آزاد شدن انرژی به صورت گرما، نور یا صوت همراه باشد و تولید گاز، تشکیل رسوب یا تغییر رنگ را در پی داشته باشند.
به عنوان مثال طلا را یک فلز جامد به رنگ زرد روشن می‎شناسیم که می‌توان آن را به یک صفحه‎ مسطح تبدیل نمود یا می‎توان آن را مفتول نموده و به شکل یک سیم درآورد. با این وجود، نقطه‎ ذوب، نقطه‎ جوش، گرمای ویژه، گرمای تبخیر، چگالی و سایر خواص فیزیکی طلا، قابل مشاهده نمی‎باشند اما می‌توان این ویژگی‎ها را پس از انجام آزمایش‌هایی در آزمایشگاه تعیین نمود.

مخاطرات فیزیکی استفاده از مواد شیمیایی

مواد قابل اشتعال

مواد قابل اشتعال اغلب به صورت آئروسل (ذرات ریز مایع پخش شده در هوا)، گاز، مایع و یا جامد می باشند.
در بیشتر آزمایشگاه ها، گازها، مایعات و جامدات از اهمیت بیشتری برخورداند.
تعریف OSHA از مواد قابل اشتعال:
الف- گازهایی که در دما و فشار محیط، با غلظت ۱۳ درصد (حجمی) یا کمتر از آن در حضور هوا تولید مخلوط قابل اشتعال می کند.
ب-  گازهایی که در دما و فشار محیط، با غلظت بالاتر از ۱۲ درصد حجمی آن در حضور هوا تولید مخلوط قابل اشتعال می کند.
پ-  مایعات قابل اشتعال به مایعاتی گفته می شود که دمای احتراق آنها پائین تر از۸/۳۷ درجه سانتی گراد (۱۰۰ درجه فارنهایت) باشد.
ت-  جامدات قابل اشتعال موادی هستند که در اثر عوامل قابل انفجار و ترکیدن ناشی از اثر اصطکاک، جذب رطوبت و تغییر خودبخودی ماهیت شیمیایی، به شدت آتش می گیرند و باعث ایجاد مخاطرات جدی می شوند.
استفاده از اطلاعات موجود در برگه اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی یک ماده شیمیایی بهترین مرجع برای تعیین قابل اشتعال بودن آن ها می باشد. علاوه بر این، بر روی برچسب این گونه مواد، قابل اشتعال بودن آنها قید شده است.
مواردی که هنگام کار کردن با مواد قابل اشتعال باید رعایت شود عبارتند از:
الف- مواد قابل احتراق را از مکان های ذیل خارج کنید
۱-  محیطی که در آن از شعله مستقیم و سطوح بسیار داغ (Hot Plate) استفاده می شود.
۲-  محیطی که در آن دستگاه های مکانیکی و الکتریکی نامطمئن در حال کار کردن است. (بدلیل احتمال جرقه زدن)
ب- مواد قابل اشتعال باید در کابینت های مخصوص نگهداری آن ها قرار داشته باشند. این کابینت ها باید از منابع ایجاد شعله و حرارت دور باشند و یا در مکانی مخصوص که به همین منظور درنظر گرفته شده نگهداری شوند.
پ- کف آزمایشگاه ها به منظور پیشگیری از ایجاد الکتریسیته، می بایست از موادی که تولید الکتریسیته ساکن نمی کنند پوشیده شود. همچنین در آزمایشگاه هایی که با مواد شیمیایی قابل اشتعال سروکار دارند، در صورتی که یخچال یا فریزر وجود دارد باید توسط متخصصین ذیربط تأیید شود که خطر ایجاد جرقه و آتش سوزی توسط آنها وجود ندارد.
ت- سیگار کشیدن در آزمایشگاه ممنوع می باشد.

مواد خورنده

به موادی گفته می شود که در صورت تماس با نسوج و بافت های زنده به طریق شیمیایی باعث تخریب یا تغییر غیرقابل بازگشت در آنها می شود.
نمونه های زیادی از این مواد در آزمایشگاه ها وجود دارند، از جمله اسیدهای قوی و بازهای قوی هستند. اکسیدکننده های قوی نیز می توانند سبب سوختگی و صدمه به چشم ها و پوست شوند.
شیشه هایی که مواد خورنده در آن نگهداری می شوند باید در یک ظرف دیگر قرارداده شده و در مکانی نگهداری شود که هوای آن تهویه می شود. ظرف دوم می تواند از جنس پلاستیک یا مشابه آن باشد.
ظرف دوم نه تنها از نشست کردن و ریختن مواد خورنده جلوگیری می کند، بلکه سبب پیشگیری از خوردگی وسایل فلزی دیگر نیز می شود.

مواد اکسیدکننده

اکسیدکننده ها عواملی هستند که سبب آتش سوزی می شوند و یا به گسترش آن به سایر مواد کمک می کنند، در نتیجه یا آتش می گیرند و یا سبب آزاد شدن اکسیژن و یا گازهای دیگر می شوند.
برخی از مواد اکسیدکننده عبارتند از :
نمک های پرمنگنات (پرمنگنات پتاسیم – KMnO4)
اسید نیتریک غلیظ (HNO3)
نیترات آمونیوم   (NH4NO3)
ترکیبات هیپوکلریت و هیپوهالید (سدیم هیپوکلریت– آب ژاول – وایتکس)
ید و هالوژن های دیگر
کلریت ها و کلرات ها ( کلرات سدیم – NaClO4) و پرکلرات ها
ترکیبات کرم (VI) و سایر کرومات ها و دی کرومات ها
پیریدینیوم کلروکرومات
پراکسیدها
سولفوکسیدها
اوزون
اسمیوم تتراکساید
نیتروژن اکسید(N2O)
مواد اکسید کننده در صورت ترکیب شدن با مواد قابل اشتعال تشکیل مواد قابل انفجار می دهند. در نتیجه مواد اکسیدکننده باید دور از حلال ها در مکانی سرد و به دور از رطوبت نگهداری شوند.

مواد واکنش پذیر با آب

مواد شیمیایی واکنش پذیر با آب دسته ای از موادی هستند که شدیداً با آب واکنش داده و ضمن ایجاد گرما، تولید گازهای قابل اشتعال یا سمی می کنند.
بیشترین مواد واکنش پذیر با آب در آزمایشگاه های شیمی وجود دارد، اما تعدادی از هیدریدها و فلزات قلیایی مانند سدیم ممکن است در سایر آزمایشگاه های مراکز تحقیقات هم وجود داشته باشد.
* کلسیم هیدرید،  لیتیم آلومینیوم هیدرید،  فلزات سدیم، پتاسیم و لیتیم.
* این گونه مواد باید در مکانی سرد و خشک نگهداری شوند و هرگز آنها را در زیر دستشویی نگهدری نکنید.
* به منظور پیشگیری از واکنش فلزات قلیایی با بخار آب موجود در هوا، این فلزات باید در روغن های معدنی (یا نفت) نگهداری شود.
برخی از مواد واکنش پذیر با آب عبارتند از:
* فلزات قلیایی
*  هیدریدهای فلزات قلیایی
* آمیدهای فلزات قلیایی
* آلکیل های فلزی مانند لیتیم آلکیل و آلومینیوم آلکیل
* واکنشگرهای گرینیارد
* هالیدهای غیرفلزی مانند BF3، PCl3،  PCl5، SiCl2، SiCl4، BCl3
* اسید هالیدهای غیرآلی مانند POCl3، SOCl2 وSO2Cl2
* پنتا اکسید فسفر
* کلسیم کاربید
*  اسید هالیدهای آلی
* انیدریدهایی که وزن مولکولی کمی دارند.

مواد آتش گیر

مواد شیمیایی آتش گیر به موادی گفته می شود که به طور خودبخود در هوا (دمای پائین تر از ۴۰ درجه سانتی گراد) مشتعل می شوند. مواد آتش گیر عموماً با آب واکنش پذیر هستند و در صورت تماس با آب یا هوای مرطوب آتش خواهند گرفت. نگهداری و جابجا کردن مواد آتش گیر باید در ظرفی که فضای آن از گاز آرگون یا نیتروژن (به استتثناء چند مورد) پرشده است، انجام گیرد.
نگهدارییمواد آتش گیر

الف- محلول های آتش گیر

مقادیر کم محلول های آتش گیر را در شیشه هایی که درپوش آن از جنس PTFE (Polytertrafluoroethylene) می باشد نگهداری می کنند. مقادیر زیادتر آن در سیلندرهای فلزی (مانند سیلندر گاز) نگهداری می شود که یک سوزن مخصوص به دریچه خروجی آن وصل شده و بوسیله یک سرنگ کاملاً خشک، هوای داخل سیلندر با یک گاز بی اثر (آرگون یا نیتروژن) جایگزین می شود.

ب- مواد جامد آتش گیر

جامدهای آتش گیر در جعبه های مخصوصی که بوسیله گاز بی اثر پر شده اند، نگهداری می شوند. این جعبه ها فوق العاده گران قیمت بوده و لذا بعضی از این مواد به شکل محلول فروخته می شوند و بعضی دیگر در ظروف حاوی روغن معدنی (مانند پارافین و ..) یا حلال های هیدروکربنی سبک نگهداری می شوند.
جامدهای آتش گیر ضعیف مانند لیتیم آلومینیوم هیدرید یا سدیم هیدرید را می توان برای مدت زمان کوتاه در هوای معمولی جابجا کرد، اما برای نگهداری طولانی مدت باید در ظروفی که فضای آن با یک گاز خنثی (آرگون یا نیتروژن) پر شده است، نگهداری شود.
برخی از مواد آتش گیر عبارتند از:
۱-  ذرات ریز فلزات از جمله منیزیم، کلسیم، زیرکونیم، اورانیوم
۲-  فلزات قلیایی
۳-  هیدریدهای فلزی یا غیرفلزی مانند سدیم هیدرید، لیتیم آلومینیوم هیدرید
۴- ترکیبات ارگانومتالیک ‹‹ Metalorganics ››
۵- مشتقات آلکیله شده هیدریدهای فلزی و غیرفلزی مانند دی اتیل آلومینوم هیدرید، بوتیل لیتیم و تری متیل آلومینیوم
۶- کربونیل های فلزی
۷- کاتالیزورهای هیدروژناسیون مانند نیکل رانی
۸- فسفر سفید یا زرد
۹- پلوتونیوم
۱۰- متان تلورول
۱۱- آرسین
۱۲- دی بوران
۱۳- فسفین
۱۴-  سیلان
۱۵- هیدرازین

موادی که تولید پراکسید می کنند

مواد شیمیایی هستند که به مرور زمان یا در اثر تماس با هوا تولید کریستال های پراکسید می کنند این پراکسیدها به ضربه حساس می باشند. عمومی ترین مواد شیمیایی که تولید پراکسید می کنند عبارتند از دی اتیل اتر و تتراهیدروفوران (THF)، وقتی که درب این مواد باز شد نمی توان از تولید پراکسید در آنها جلوگیری کرد مگر اینکه در ظرفی نگهداری شوند که هوای داخل آن گاز بی اثر باشد.
لذا توصیه می شود تمام موادی که تولید پراکسید می کنند در هنگام کار کردن به شکل دوره ای میزان پراکسید تولید شده در آنها با استفاده از آزمایش های مخصوص ارزیابی شود. به عنوان یک اقدام احتیاطی، توصیه می شود فقط مقادیری از این مواد که در آزمایش در حال اجرا استفاده می شود را در آزمایشگاه نگهداری کنید.
دسته بندی مواد شیمیایی که با گذشت زمان تولید پراکسید می کنند
گروه I: ترکیبات غیراشباع، خصوصاً آنهایی که جرم مولکولی کمی دارند و ممکن است شدیداً پلیمریزه شده و به طور اتفاقی شروع به تولید پراکسید کنند. این ترکیبات را بیشتر از ۱۲ ماه نگهداری نکنید.
برخی از ترکیبات شیمیایی گروه I عبارتند از: آکریلیک اسید، آکریلو نیتریل، بوتا دی ان، متیل متا آکریلات، استایرن، وینیل کلراید، وینیل استات و …
گروه II: این گروه شامل ترکیباتی است که در هنگام تلغیظ شدن (به وسیله تقطیر و یا تبخیر) خطر تولید پراکسید دارند. مقدار پراکسید در این ترکیبات باید در صورت تلغیظ شدن یا رسیدن به یک غلظت مشخص اندازه گیری شود. این ترکیبات را نیز بیشتر از ۱۲ ماه نگهداری نکنید.
برخی از ترکیبات شیمیایی گروه II عبارتند از: استال، کومن (ایزو پروپیل بنزن)، سیکلو هگزن، دی استیلن، دی سیکلوپنتادی ان، دی اتیل اتر، دی اکسان، فوران، تتراهیدروفوران (THF)، وینیل اتر و …
گروه III: پراکسید تولید شده توسط این ترکیبات حتی بدون تغلیظ شدن ممکن است منفجر شود. این ترکیبات را بیشتر از سه ماه نگهداری نکنید.
برخی از ترکیبات شیمیایی گروه III عبارتند از: دی وینیل اتر، ایزو پروپیل اتر، دی مینیل استیلن، وینیلیدین کلرید، پتاسیم آمید، سدیم آمید و …

ترکیبات سرمازا

به گازهایی گفته می شود که در دماهای پائین به مایع یا جامد تبدیل شده اند.
برخی از ترکیبات سرمازا عبارتند از : هلیوم مایع، نیتروژن مایع، اکسیژن مایع و یخ خشک (دی اکسید کربن جامد)
خطراتی که به دلیل استفاده از این ترکیبات سرمازا  ممکن است رخ دهد عبارتند از : صدمات بافتی ( به شکل یخ زدن بافت به علت سرما)، ایجاد خفگی به دلیل جانشین شدن این ترکیبات با اکسیژن موجود در هوا و همچنین احتمال انفجار به دلیل نوسانات فشار در ظرف نگهداری آنها
نکاتی که به هنگام کار کردن با ترکیبات سرمازا باید رعایت شوند به شرح ذیل می باشد:
۱- نگهداری و کار کردن با مواد سرمازا باید در مکانی که هوای آن به خوبی تهویه می شود انجام گیرد.
۲- به عنوان یک اقدام پیشگیرانه همیشه موقع جابجاکردن یا کار کردن با مواد سرمازا از دستکش مخصوص استفاده کنید.
۳- موقع تخلیه ماده سرمازا یا بازکردن درب ظرف آن باید ماسک محافظ صورت پوشیده شود.
۴- حمل و نقل مواد سرمازا باید به شیوه صحیح و تأیید شده انجام گیرد (به عنوان مثال بهره گیری از ظروف دو جداره مخصوص).
۵- در صورت استفاده از بالابرهای برقی برای انتقال مواد سرمازا باید درب ظروف مورد استفاده کاملاً سفت و محکم بوده و حداکثر ظرفیت آن یک لیتر (برای مواد مایع) یا یک کیلوگرم (برای مواد جامد) باشد.

مواد منفجر شونده

ترکیبی قابل انفحار است که در صورت قرار گرفتن در معرض ضربه ناگهانی، فشار یا دمای بالا، سبب آزاد شدن مقادیر بسیار زیادی حرارت و گاز با فشار زیاد به محیط شود.
برخی از موادی که در اثر ترکیب شدن با یکدیگر توانایی تولید ماده منفجرشونده را دارند عبارتند از: (این واکنشگرها به شکل عمومی در آزمایشگاه ها موجود است)
* استون + کلروفرم در حضور یک باز
* استون + مس ، نقره جیوه یا نمک های آنها
* آمونیاک + I2، Br2 و یا Cl2
* کربن دی سولفید + سدیم آزید
* کلر + یک الکل
* کلروفرم یا تتراکلریدکربن + پودر آلومینیوم یا منیزیم
* دی اتیل اتر + کلر
* دی متیل سولفوکسید + یک آسیل هالید، SOCl2 ویا POCl3
* دی متیل سولفوکسید + CrO3
* اتانول + کلسیم هیپوکلریت
* اتانول + نیترات نقره
* اسید نیتریک + استیک اسید یا استیک انیدرید
* پیکریک اسید + نمک یک فلز سنگین مانند سرب، جیوه یا نقره
* اکسید نقره + آمونیاک + اتانول
* سدیم + هیدروکربن کلردار
* سدیم هیپوکلریت + آمین

مرجع مواد شیمیایی ایران

نوشته شده در: