استون چیست و چه فوایدی دارد؟

استون (Acetone) یک ترکیب شیمیایی پرکاربرد با فرمول C₃H₆O است که به عنوان یک حلال قوی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده یکی از ساده‌ترین انواع کتون‌ها محسوب می‌شود و به دلیل فراریت بالا و خاصیت حل‌کنندگی قوی، در تولید محصولات آرایشی، دارویی، رنگ و رزین، و حتی در صنایع شیمیایی کاربرد دارد. استون به‌صورت طبیعی در بدن انسان نیز تولید می‌شود، به‌ویژه در هنگام متابولیسم چربی‌ها، و در افرادی که رژیم‌های کم‌کربوهیدرات دارند، مقدار بیشتری از آن در خون و ادرار مشاهده می‌شود.

یکی از مهم‌ترین فواید استون، توانایی آن در حل کردن چربی‌ها، روغن‌ها و بسیاری از ترکیبات آلی است. این ویژگی باعث شده که در تولید لاک پاک‌کن‌ها، تینرها و چسب‌ها کاربرد گسترده‌ای داشته باشد. علاوه بر این، استون در صنایع داروسازی نیز برای تولید برخی داروها و ترکیبات پزشکی استفاده می‌شود. این ترکیب به دلیل تبخیر سریع، پس از استفاده باقی‌مانده‌ای از خود به جا نمی‌گذارد که این موضوع در صنایعی که نیاز به خشک شدن سریع مواد دارند، بسیار ارزشمند است.

حلال چیست؟

گفتیم که استون یک حلال قوی است، شاید اینجا برایتان سؤال پیش بیاید که حلال چیست و چه کاربردی دارد؟ به زبان ساده، حلال ماده‌ای است که می‌تواند مواد دیگر را در خود حل کند و یک محلول یکنواخت تشکیل دهد. برای مثال، وقتی شکر را در آب حل می‌کنید، آب نقش حلال را دارد و شکر به عنوان ماده حل‌شونده در آن حل می‌شود. حلال‌ها در صنایع مختلف از جمله داروسازی، رنگ‌سازی، تولید چسب و رزین، و حتی در صنایع غذایی کاربرد دارند. برخی از حلال‌ها مانند آب، قطبی هستند و ترکیبات یونی را حل می‌کنند، در حالی که برخی دیگر مانند بنزن و استون، غیرقطبی بوده و چربی‌ها و روغن‌ها را در خود حل می‌کنند.

استون یک حلال عالی برای بسیاری از ترکیبات آلی است، اما این به این معنا نیست که هر ماده‌ای را می‌تواند حل کند. جالب است بدانید که تنها حلال استون، الکل است، به این معنی که اگر بخواهید استون را در یک مایع دیگر حل کنید، باید از الکل استفاده کنید. همین ویژگی باعث شده استون در بسیاری از صنایع که نیاز به ترکیبات سریع‌تبخیر شونده دارند، به‌عنوان یک ماده کلیدی مورد استفاده قرار بگیرد.

روش‌های تولید استون

۱. اکسیداسیون پروپن با فرآیند واکر-هوخست

یکی از روش‌های متداول برای تولید استون، اکسیداسیون مستقیم پروپن است. در این فرآیند، پروپن (C₃H₆) در حضور کاتالیزور پالادیوم کلرید (PdCl₂) و اکسیژن هوا، تحت دمای ۱۱۰ تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱۰ تا ۱۴ بار قرار می‌گیرد. این واکنش منجر به تولید پروپانون (استون) می‌شود:

CH₃CH=CH₂ + ۰.۵ O₂ → CH₃COCH₃

دو شیوه برای انجام این واکنش وجود دارد:

1. روش تک‌مرحله‌ای: پروپن، اکسیژن و کاتالیزور به‌صورت همزمان وارد واکنش می‌شوند.
2. روش دومرحله‌ای: ابتدا پروپن با کاتالیزور واکنش می‌دهد و سپس اکسیژن وارد فرآیند می‌شود.

روش دوم معمولاً از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر است و در صنعت رایج‌تر می‌باشد.

۲. تبدیل ایزوپروپیل الکل به استون

این روش که به اکسیداسیون ایزوپروپانول مشهور است، از الکل ایزوپروپیل (C₃H₈O) برای تولید استون استفاده می‌کند. در این واکنش، ایزوپروپیل الکل در دمای ۴۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد و در حضور کاتالیزورهایی مانند نقره یا مس به استون تبدیل می‌شود. همچنین می‌توان از اکسید روی به‌عنوان کاتالیزور استفاده کرد، که در این حالت دمای واکنش ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

واکنش‌های این روش به‌صورت زیر است:

(CH₃)₂CHOH + 0.5 O₂ → CH₃COCH₃ + H₂O

(CH₃)₂CHOH → CH₃COCH₃ + H₂

۳. فرآیند کیومن (تولید استون به عنوان محصول جانبی)

در این روش، استون به‌عنوان یک محصول جانبی در فرآیند تولید فنول به دست می‌آید. این روش که با نام فرآیند هوک یا روش کیومن شناخته می‌شود، امروزه بیشترین حجم تولید استون در جهان را به خود اختصاص داده است.

مکانیزم این روش شامل دو مرحله اصلی است:

1. آلکیلاسیون بنزن با پروپیلن: در این مرحله، بنزن (C₆H₆) با پروپیلن واکنش داده و ترکیبی به نام کیومن (C₉H₁₂) تولید می‌شود.
2. اکسیداسیون کیومن: کیومن تولید شده در حضور اکسیژن هوا اکسید شده و پس از اسیدی شدن، به استون (C₃H₆O) و فنول (C₆H₅OH) تجزیه می‌شود.

این روش به دلیل تولید همزمان فنول و استون، از نظر اقتصادی بسیار مقرون‌به‌صرفه است و به همین دلیل در صنایع پتروشیمی و شیمیایی کاربرد گسترده‌ای دارد.

کاربرد استون

۱. صنعت رنگ و رزین

یکی از رایج‌ترین کاربردهای استون، حلال رنگ، رزین و لاک‌های صنعتی است. به دلیل قدرت بالای این ماده در حل کردن ترکیبات آلی، از آن برای رقیق کردن رنگ‌ها، پاک کردن ابزار نقاشی و از بین بردن لکه‌های رنگ خشک‌شده استفاده می‌شود. همچنین، در صنایع چسب‌سازی و تولید انواع پوشش‌های محافظ کاربرد دارد.

۲. تولید پلاستیک و الیاف مصنوعی

در صنعت پتروشیمی، استون به‌عنوان ماده اولیه در تولید پلیمرهایی مانند پلی‌کربنات و آکریلیک نقش دارد. این ماده در تولید الیاف مصنوعی نظیر نایلون و پلی‌استر نیز به‌کار می‌رود. علاوه بر این، استون به‌عنوان حلال در فرآیندهای تولید برخی از پلاستیک‌های باکیفیت بالا استفاده می‌شود.

۳. صنعت آرایشی و بهداشتی

اگر تا به حال از پاک‌کننده لاک ناخن استفاده کرده‌اید، احتمالاً استون را دیده‌اید! پاک‌کننده‌های لاک ناخن، چربی‌زدای پوست، و برخی از محصولات آرایشی حاوی این ماده هستند. همچنین، در تولید برخی از لوسیون‌های مراقبت از پوست و کرم‌های مخصوص درمان آکنه به‌کار می‌رود.

۴. صنعت داروسازی

استون در ساخت داروها و ترکیبات دارویی نقش مهمی دارد. از آن به‌عنوان حلال در تولید آنتی‌بیوتیک‌ها، قرص‌های حل‌شونده و برخی از واکسن‌ها استفاده می‌شود. همچنین، در فرمولاسیون برخی مواد بی‌حس‌کننده و ضدعفونی‌کننده‌ها نیز حضور دارد.

۵. صنایع الکترونیک و تولید قطعات صنعتی

در صنایع الکترونیک، استون برای تمیز کردن بردهای الکترونیکی، حذف چربی‌ها و پاک‌سازی قطعات حساس به کار می‌رود. این ماده به دلیل قدرت بالای تبخیر و عدم باقی‌ماندن اثرات چسبنده، یکی از بهترین گزینه‌ها برای پاک‌سازی قطعات ظریف و حساس الکترونیکی محسوب می‌شود.

۶. صنعت نساجی و چرم‌سازی

در فرآیند تولید و رنگ‌رزی پارچه‌ها، از استون به‌عنوان حلال رنگ و چربی‌زدا استفاده می‌شود. همچنین، در صنعت چرم‌سازی برای حذف لکه‌ها، آماده‌سازی سطح چرم و نرم کردن چرم‌های فرآوری‌شده کاربرد دارد.

۷. استفاده در آزمایشگاه‌ها و تحقیقات علمی

در آزمایشگاه‌های شیمی و زیست‌شناسی، استون به‌عنوان حلال و ماده تمیزکننده به کار گرفته می‌شود. از این ماده برای پاک‌سازی تجهیزات آزمایشگاهی، استخراج مواد شیمیایی و به‌عنوان واسطه در واکنش‌های آلی استفاده می‌شود.

۸. چربی‌زدایی و تمیزکنندگی صنعتی

استون به دلیل توانایی بالا در حل کردن چربی‌ها و آلودگی‌های روغنی، در صنایع مختلف برای پاک کردن ماشین‌آلات، قطعات فلزی و ابزارآلات صنعتی کاربرد دارد.

MSDS استون: نکات ایمنی و مضرات احتمالی

استون با وجود کاربردهای گسترده‌ای که در صنایع مختلف دارد، می‌تواند برای انسان و محیط زیست مضراتی به همراه داشته باشد. به همین دلیل، هنگام استفاده از آن باید نکات ایمنی را به دقت رعایت کرد.

آیا استون برای بدن انسان مضر است؟

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که آیا استونی که به‌طور طبیعی در بدن تولید می‌شود، همان تأثیر استون صنعتی را دارد؟ پاسخ این است که استونی که بدن به‌صورت طبیعی تولید می‌کند، برای بدن بی‌خطر است، اما ورود این ماده از منابع خارجی می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند.

برخی از اثرات مخرب استون بر بدن انسان عبارتند از:

1. استنشاق استون با غلظت بالا می‌تواند به کبد آسیب برساند.
2. تماس مستقیم با چشم‌ها ممکن است باعث صدمات جدی شود؛ به همین دلیل استفاده از عینک ایمنی هنگام کار با این ماده ضروری است.
3. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض استون می‌تواند بر سیستم عصبی تأثیر گذاشته و در برخی موارد، بر قدرت باروری مردان و زنان اثر منفی داشته باشد.

تأثیر استون بر محیط زیست

گرچه استون به‌طور طبیعی در گیاهان و درختان نیز یافت می‌شود، اما استفاده گسترده از آن در صنایع مختلف می‌تواند تأثیرات نامطلوبی بر محیط زیست بگذارد.

نکته‌ای که ممکن است برای شما جالب باشد این است که: استون ماده‌ای فرار است و پس از مدت کوتاهی تبخیر می‌شود. اما همین مدت کوتاه کافی است تا اثرات مخرب خود را در محیط به‌جا بگذارد.