تويت
ضمايم في كيمياء
Additives - Additifs
الضمائم في الكيمياء
الضمائم (المضافات) additives، في الكيمياء، هي مواد كيمياوية مختلفة تضاف، بكميات ضئيلة إلى بعض المواد، مثل الأطعمة والبلاستيك ووقود السيارات، فتمنحه خواص مقبولة معينة. فكمية الضمائم التي تضاف إلى المشتقات البترولية، على سبيل المثال، تراوح بين عدة أجزاء وعدة مئات من الأجزاء بالمليون.
وفيما يأتي أهم الضمائم التي تضاف إلى المشتقات النفطية (البترولية) الغازولين gasoline ووقود الديزل diesel fuel وزيوت التزليق lubricanting oils لأهميتها في تحسين مواصفات هذه المشتقات وأدائها.
الضمائم إلى الغازولين (البنزين)
1ـ مضادات الدق (الخبط) antiknock compounds: وتضاف إلى غازولين [ر. البنزين] الطائرات والسيارات، وتستخدم في رفع عدد الأوكتان octane number [ر. الأوكتان (عدد ـ)] وأهمها رباعي إتيل الرصاص (TEL) Pb(C2H5)4 tetraethyl lead، وهو يضاف عادة إلى البنزين مع ثنائي بروم الإيتان أو ثنائي كلور الإيتان اللذين يحولان الرواسب الرصاصية إلى مركبات رصاصية برومية أو كلورية سهلة التطاير من عادم المحرك. ويستعمل بدلاً من هذه المادة أحياناً رباعي متيل الرصاص Pb(CH3)4 tetra methyl lead (TML) الأكثر تطايراً. والمركبات الرصاصية عالية السمية وتسبب تلوثاً شديداً للبيئة، وقد خفضت نسبتها في الغازولين في الكثير من دول العالم (في فرنسا 0.5سم3/ل). ويستخدم في بعض الدول مضاد للدق خال من الرصاص هو متيل ثلاثي بوتيل الإيتر (CH3)3 C ـ O ـ CH3، ويضاف الإتانول (الكحول الإيتلي) أحياناً إلى بعض أنواع الغازولين بنسبة 10% فيتكون الغازوهول gasohol الذي يستخدم عوضاً عن البنزين الخالي من الرصاص.
2ـ مضادات التأكسد antioxidants: وهي مواد تعوق أكسدة الفحوم الهدروجينية غير المشبعة في الغازولين وتمنع تحولها إلى صموغ، كما تعرقل أكسدة رباعي إتيل الرصاص، ومن هذه المضادات مشتقات الفينول الألكيلية والأمينات العطرية الثانوية.
3ـ مضادات التجمد anti- icing agents: وتعمل على تخفيض نقطة التجمد، فتمنع تجمد بخار الماء الداخل مع الهواء على جدران المفجر مما قد يؤدي إلى اختناق المحرك، ومن هذه المضادات، الكحول الإيزوبروبيلي (1.5%) ومواد فعالة سطحياً فسفورية أو آزوتية بتراكيز منخفضة.
4ـ مضادات التآكل corrosion - anti: وهي تحمي أجزاء المحرك الحديدية من التآكل بفعل حمضي الكبريتي والكبريت المتكونين من احتراق الكبريت بأكسجين الهواء متحولاً إلى غازي ثلاثي أكسيد الكبريت SO3 وثنائي أكسيد الكبريت SO2، ومن هذه المضادات الأغوال والأمينات وضروب الكبريتات وضروب الفوسفات وضروب الكيل أمينو ألكيل الفوسفات.
5 ـ مثبطات الصدأ rust inhibitors: تقاوم تكون الصدأ على الأجزاء المعدنية للمحرك المعرضة للرطوبة والهواء، إذ إن الصدأ يغلق فالات مفحم السيارة. ويذكر من هذه المثبطات الأمينات الثالثية وإسترات الحموض الدسمة والحموض النفتينية والحموض ثنائية الكربوكسيل وثنائي آريل الفوسفات وسلفونات المعادن القلوية الترابية.
6ـ الضمائم المنظفة والمبعثرة detergents and dispersants: تعمل على غسل الرواسب المتوضعة على الفحم (المكربن) والناتجة من الملوثات التي يحملها الهواء، مثل غازات العوادم والغبار والدخان المنبعث من المحرك، ومن هذه الضمائم: ضروب فينات Phenates المعادن والفينولات المستبدلة وضروب السلفونات.
7ـ مضادات الاحتراق المسبق anti- preignition additives: تضاف إلى أنواع الوقود كافة لتجنب الاشتعال المسبق وعملية الدق، وهي مركبات فسفورية.
الضمائم إلى وقود الديزل
1ـ مانعات التجمد ومضادات التأكسد والمنظفات: وقد سبق ذكرها ضمائم للغازولين.
2ـ محسِّنات الاشتعال: تستعمل لرفع عدد السيتان cetane number الذي يعبر عن الفترة ما بين عملية ضخ الوقود إلى الإسطوانة وعملية الاشتعال والتي تسمى بتأخر الاشتعال، ومن هذه المحسِّنات نترات البوتيل ونترات الأميل ونترات الإيزوبروبيل.
3ـ مثبطات التكويك coking inhibitors: وهي تثبط ميل وقود الديزل إلى تكوين رواسب فحمية تسد فالات (منافِث) البخ فتمنع اضطرابات الاحتراق، ومنها السلفونات والنفتينات، وهي حلقات خماسية وسداسية مشبعة، والإسترات والكيتونات والحموض الكربوكسيلية.
4ـ محسنات التخرين: تؤدي طول فترة التخزين إلى تكون صموغ ورواسب تسد المرشحات filters في المحرك وأجهزة البخ وتقوم هذه المواد ببعثرة الرواسب، ويستخدم منها سلفونات المعادن القلوية الترابية ومضادات أكسدة مثل الفينولات والأمينات العطرية.
5ـ محسنات السيولة: وهي تعيق ميل البلورات الشمعية المتكونة من تشكيل مكونات صلبة.
6ـ مضادات الدخان والهباب والتلوث: مثل أملاح الباريوم ونترات الأميل.
الضمائم إلى زيوت التزليق
1ـ مضادات التأكسد: تقاوم تأكسد الزيوت في المحولات والتربينات التي تعمل بتماس مع الهواء.
2ـ مضادات التآكل: تحمي المسننات وسطوح الاحتكاك من التآكل، ومنها زيوت نباتية مثل زيت الخروع وزيت اللفت والفحوم الهدروجينية الأليفاتية والعطرية المكلورة.
3ـ الضمائم المنظفة والمبعثرة ومضادات الاستحلاب: التي تحول القشور والصموغ المتشكلة في المحرك إلى معلقات.
4ـ مخفِّضات نقطة التجمد: وقد سبق ذكرها ضمائم إلى الغازولين وزيت الديزل.
5ـ مخفضات نقطة الانصباب pour point dispersants: وتعمل على الإحاطة ببلورات البارافين المتشكلة وتمنعها من التكتل، ومن هذه المخفِّضات منتجات تكاثف النفتالين مع الفحوم الهدروجينية المكلورة وبولي أكريلات المتيل.
6ـ محسنات اللزوجة viscosity improvers: وهي مركبات ذات وزن جزيئي عال ولزوجة مرتفعة، وتعمل على رفع لزوجة زيوت التزليق وتحسين خواصها الحرارية، ومثال ذلك منتجات بلمرة أكريلات المتيل والأيزوبروبيلن.
7ـ مضادات الرغوة antifoams: تمنع تشكل الرغوة الناتجة من امتزاج الزيت بالهواء، ويذكر منها السيليكونات السائلة وخليط من مشتقات البولي إتيلن والغليكول.
8ـ واقيات ضد العجز: الذي يحدث مع مرور الزمن نتيجة الحرارة المرتفعة والتأكسد بالهواء وتأثير الحفازات المعدنية، ومن هذه الواقيات N ساليسيليدن الاتيل أمين.
وهناك ضمائم أخرى مثل العطور والملونات ومضادات الأحياء الدقيقة والكهرباء الساكنة والدخان.
فاروق قنديل
Additives - Additifs
الضمائم في الكيمياء
الضمائم (المضافات) additives، في الكيمياء، هي مواد كيمياوية مختلفة تضاف، بكميات ضئيلة إلى بعض المواد، مثل الأطعمة والبلاستيك ووقود السيارات، فتمنحه خواص مقبولة معينة. فكمية الضمائم التي تضاف إلى المشتقات البترولية، على سبيل المثال، تراوح بين عدة أجزاء وعدة مئات من الأجزاء بالمليون.
وفيما يأتي أهم الضمائم التي تضاف إلى المشتقات النفطية (البترولية) الغازولين gasoline ووقود الديزل diesel fuel وزيوت التزليق lubricanting oils لأهميتها في تحسين مواصفات هذه المشتقات وأدائها.
الضمائم إلى الغازولين (البنزين)
1ـ مضادات الدق (الخبط) antiknock compounds: وتضاف إلى غازولين [ر. البنزين] الطائرات والسيارات، وتستخدم في رفع عدد الأوكتان octane number [ر. الأوكتان (عدد ـ)] وأهمها رباعي إتيل الرصاص (TEL) Pb(C2H5)4 tetraethyl lead، وهو يضاف عادة إلى البنزين مع ثنائي بروم الإيتان أو ثنائي كلور الإيتان اللذين يحولان الرواسب الرصاصية إلى مركبات رصاصية برومية أو كلورية سهلة التطاير من عادم المحرك. ويستعمل بدلاً من هذه المادة أحياناً رباعي متيل الرصاص Pb(CH3)4 tetra methyl lead (TML) الأكثر تطايراً. والمركبات الرصاصية عالية السمية وتسبب تلوثاً شديداً للبيئة، وقد خفضت نسبتها في الغازولين في الكثير من دول العالم (في فرنسا 0.5سم3/ل). ويستخدم في بعض الدول مضاد للدق خال من الرصاص هو متيل ثلاثي بوتيل الإيتر (CH3)3 C ـ O ـ CH3، ويضاف الإتانول (الكحول الإيتلي) أحياناً إلى بعض أنواع الغازولين بنسبة 10% فيتكون الغازوهول gasohol الذي يستخدم عوضاً عن البنزين الخالي من الرصاص.
2ـ مضادات التأكسد antioxidants: وهي مواد تعوق أكسدة الفحوم الهدروجينية غير المشبعة في الغازولين وتمنع تحولها إلى صموغ، كما تعرقل أكسدة رباعي إتيل الرصاص، ومن هذه المضادات مشتقات الفينول الألكيلية والأمينات العطرية الثانوية.
3ـ مضادات التجمد anti- icing agents: وتعمل على تخفيض نقطة التجمد، فتمنع تجمد بخار الماء الداخل مع الهواء على جدران المفجر مما قد يؤدي إلى اختناق المحرك، ومن هذه المضادات، الكحول الإيزوبروبيلي (1.5%) ومواد فعالة سطحياً فسفورية أو آزوتية بتراكيز منخفضة.
4ـ مضادات التآكل corrosion - anti: وهي تحمي أجزاء المحرك الحديدية من التآكل بفعل حمضي الكبريتي والكبريت المتكونين من احتراق الكبريت بأكسجين الهواء متحولاً إلى غازي ثلاثي أكسيد الكبريت SO3 وثنائي أكسيد الكبريت SO2، ومن هذه المضادات الأغوال والأمينات وضروب الكبريتات وضروب الفوسفات وضروب الكيل أمينو ألكيل الفوسفات.
5 ـ مثبطات الصدأ rust inhibitors: تقاوم تكون الصدأ على الأجزاء المعدنية للمحرك المعرضة للرطوبة والهواء، إذ إن الصدأ يغلق فالات مفحم السيارة. ويذكر من هذه المثبطات الأمينات الثالثية وإسترات الحموض الدسمة والحموض النفتينية والحموض ثنائية الكربوكسيل وثنائي آريل الفوسفات وسلفونات المعادن القلوية الترابية.
6ـ الضمائم المنظفة والمبعثرة detergents and dispersants: تعمل على غسل الرواسب المتوضعة على الفحم (المكربن) والناتجة من الملوثات التي يحملها الهواء، مثل غازات العوادم والغبار والدخان المنبعث من المحرك، ومن هذه الضمائم: ضروب فينات Phenates المعادن والفينولات المستبدلة وضروب السلفونات.
7ـ مضادات الاحتراق المسبق anti- preignition additives: تضاف إلى أنواع الوقود كافة لتجنب الاشتعال المسبق وعملية الدق، وهي مركبات فسفورية.
الضمائم إلى وقود الديزل
1ـ مانعات التجمد ومضادات التأكسد والمنظفات: وقد سبق ذكرها ضمائم للغازولين.
2ـ محسِّنات الاشتعال: تستعمل لرفع عدد السيتان cetane number الذي يعبر عن الفترة ما بين عملية ضخ الوقود إلى الإسطوانة وعملية الاشتعال والتي تسمى بتأخر الاشتعال، ومن هذه المحسِّنات نترات البوتيل ونترات الأميل ونترات الإيزوبروبيل.
3ـ مثبطات التكويك coking inhibitors: وهي تثبط ميل وقود الديزل إلى تكوين رواسب فحمية تسد فالات (منافِث) البخ فتمنع اضطرابات الاحتراق، ومنها السلفونات والنفتينات، وهي حلقات خماسية وسداسية مشبعة، والإسترات والكيتونات والحموض الكربوكسيلية.
4ـ محسنات التخرين: تؤدي طول فترة التخزين إلى تكون صموغ ورواسب تسد المرشحات filters في المحرك وأجهزة البخ وتقوم هذه المواد ببعثرة الرواسب، ويستخدم منها سلفونات المعادن القلوية الترابية ومضادات أكسدة مثل الفينولات والأمينات العطرية.
5ـ محسنات السيولة: وهي تعيق ميل البلورات الشمعية المتكونة من تشكيل مكونات صلبة.
6ـ مضادات الدخان والهباب والتلوث: مثل أملاح الباريوم ونترات الأميل.
الضمائم إلى زيوت التزليق
1ـ مضادات التأكسد: تقاوم تأكسد الزيوت في المحولات والتربينات التي تعمل بتماس مع الهواء.
2ـ مضادات التآكل: تحمي المسننات وسطوح الاحتكاك من التآكل، ومنها زيوت نباتية مثل زيت الخروع وزيت اللفت والفحوم الهدروجينية الأليفاتية والعطرية المكلورة.
3ـ الضمائم المنظفة والمبعثرة ومضادات الاستحلاب: التي تحول القشور والصموغ المتشكلة في المحرك إلى معلقات.
4ـ مخفِّضات نقطة التجمد: وقد سبق ذكرها ضمائم إلى الغازولين وزيت الديزل.
5ـ مخفضات نقطة الانصباب pour point dispersants: وتعمل على الإحاطة ببلورات البارافين المتشكلة وتمنعها من التكتل، ومن هذه المخفِّضات منتجات تكاثف النفتالين مع الفحوم الهدروجينية المكلورة وبولي أكريلات المتيل.
6ـ محسنات اللزوجة viscosity improvers: وهي مركبات ذات وزن جزيئي عال ولزوجة مرتفعة، وتعمل على رفع لزوجة زيوت التزليق وتحسين خواصها الحرارية، ومثال ذلك منتجات بلمرة أكريلات المتيل والأيزوبروبيلن.
7ـ مضادات الرغوة antifoams: تمنع تشكل الرغوة الناتجة من امتزاج الزيت بالهواء، ويذكر منها السيليكونات السائلة وخليط من مشتقات البولي إتيلن والغليكول.
8ـ واقيات ضد العجز: الذي يحدث مع مرور الزمن نتيجة الحرارة المرتفعة والتأكسد بالهواء وتأثير الحفازات المعدنية، ومن هذه الواقيات N ساليسيليدن الاتيل أمين.
وهناك ضمائم أخرى مثل العطور والملونات ومضادات الأحياء الدقيقة والكهرباء الساكنة والدخان.
فاروق قنديل