شیمی سفید کنندها و پاک کنندها 

شیمی سفید کنندها و پاک کنندها

ما از سفید کننده برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و خانگی، از جمله به عنوان یک عامل تمیز کننده استفاده می کنیم. اما دقیقاً این ماده روزمره چگونه کار می کند، و چه چیزی پشت آن است؟

به زبان ساده، فرآیند سفید کردن، پیوندهای مولکولی کروموفورها را از هم می پاشد. این در نتیجه یک واکنش اکسیداسیون یا یک واکنش کاهش رخ می دهد.

در اینجا بیشتر در مورد شیمی پشت سفید کننده و ترکیب شیمیایی انواع مختلف سفید کننده ها توضیح می دهیم.

درک اصول اولیه: مشخصات شیمیایی سفید کننده

عمل سفید کننده نتیجه یک واکنش اکسیداسیون یا کاهش است. در هر صورت، پیوندهای کروموفورها – مولکول هایی که طول موج های خاصی از نور را جذب می کنند – شکسته می شوند. این کار توانایی ماده را برای جذب امواج نور کاهش می دهد و باعث می شود رنگدانه خود را از دست داده و سفید شود.

استفاده از سفید کننده های مبتنی بر کلر مانند هیپوکلریت سدیم (NaClO) برای درمان لکه ها نمونه ای از واکنش اکسیداسیون است. کلر آزاد شده توسط NaClO پیوند شیمیایی کروموفور یا بخش تولید کننده رنگ مولکول را می شکند و در نتیجه لکه را از بین می برد.

در همین حال، در یک واکنش کاهشی، پیوندهای دوگانه کروموفورها به پیوندهای منفرد تبدیل می‌شوند. این همان اثری است که رنگدانه را کمتر جذب امواج نور می کند. استفاده از سفید کننده مبتنی بر دی اکسید گوگرد نمونه ای از واکنش کاهش است.

نام شیمیایی سفید کننده چیست؟

رایج ترین و قوی ترین عامل سفید کننده ای که در محیط های خانگی و صنعتی/تجاری استفاده می شود، هیپوکلریت سدیم (NaClO) است. بسیاری از محصولات سفید کننده مارک دار NaClO به عنوان ماده فعال دارند، البته در غلظت های نسبتا کم بین 3 تا 6 درصد حجمی.

هیپوکلریت سدیم معمولاً در تمیز کردن لباس‌ها استفاده می‌شود، اگرچه به عنوان یک ضدعفونی‌کننده قوی نیز عمل می‌کند. انواع دیگری از عوامل سفید کننده مانند پراکسید هیدروژن وجود دارد، اما معمولاً به اندازه هیپوکلریت سدیم مؤثر نیستند.

ترکیب شیمیایی سفید کننده ها

ترکیب شیمیایی مواد سفید کننده بسته به ماده موثره و سایر مواد تشکیل دهنده متفاوت است. به طور معمول، سفید کننده ها محلول های آبی یک عامل اکسید کننده یا یک عامل احیا کننده هستند.

سایر مواد غیر فعال مانند عطرها نیز ممکن است اضافه شوند. سه نوع اصلی از مواد فعال در محصولات سفید کننده وجود دارد. آنها می توانند بر پایه کلر، پراکسید یا بر پایه دی اکسید گوگرد باشند.

سفید کننده های مبتنی بر کلر

سفید کننده های مبتنی بر کلر از طریق تجزیه کلر عمل می کنند. برخی از نمونه های این نوع سفید کننده ها عبارتند از:

هیپوکلریت سدیم

هیپوکلریت سدیم رایج ترین ماده سفید کننده بر پایه کلر است. معمولاً به عنوان محلول سفید کننده مایع در آب فروخته می شود و معمولاً در غلظت های بین 3 تا 6 درصد موجود است.

هیپوکلریت سدیم ماده فعال سفید کننده های لباسشویی است زیرا برای تمیز کردن و سفید کردن لباس ها عالی است. همچنین برای ضدعفونی سطوح سخت مانند آنهایی که در آشپزخانه و حمام شما هستند استفاده می شود. از دیگر کاربردهای محلول هیپوکلریت سدیم می توان به تصفیه آب آشامیدنی و ضد عفونی کردن استخرها اشاره کرد.

پودر سفید کننده

پودر سفید کننده مخلوطی از هیپوکلریت کلسیم (Ca(ClO)2)، هیدروکسید کلسیم (همچنین به عنوان آهک slake، Ca(OH)2 شناخته می شود) و کلرید کلسیم (CaCl2) است. این نوع سفید کننده کاربردهای مشابه هیپوکلریت سدیم دارد اما حاوی کلر پایدارتری است.

گاز کلر

گاز کلر عمدتاً برای تصفیه مقادیر زیادی آب مانند آب آشامیدنی شهری و استخرهای عمومی استفاده می شود. زمانی به طور گسترده در صنعت کاغذ برای سفید کردن خمیر چوب استفاده می‌شد، اما به دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی و مقررات تولید مواد شیمیایی، این عمل به‌طور چشمگیری کاهش یافته است.

دی اکسید کلر

دی اکسید کلر (ClO2) یک گاز ناپایدار است که معمولاً به عنوان یک محلول آبی رقیق ذخیره می شود. کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ دارد که شامل سفید کردن خمیر چوب، سلولز، آرد، منسوجات و موم زنبور عسل است.

سفید کننده های مبتنی بر پراکسید

عامل فعال سفید کننده های مبتنی بر پراکسید، اکسیژن است. ترکیبات پراکسید دارای دو یا چند اتم اکسیژن تک پیوندی هستند. پیوند نسبتا ضعیف است، به این معنی که ترکیبات به راحتی به اجزای پایدارتر خود تجزیه می شوند.

چند نمونه از سفید کننده های مبتنی بر پراکسید در زیر به تفصیل آمده است.

پراکسید هیدروژن (H2O2) – رایج ترین نوع سفید کننده مبتنی بر پراکسید، پراکسید هیدروژن اغلب به عنوان یک ضد عفونی کننده برای زخم ها استفاده می شود. با این حال، کاربردهای بسیار دیگری نیز دارد، از جمله به عنوان یک عامل روشن کننده در آرایشگری و لوازم آرایشی. در مقیاس صنعتی، پراکسید هیدروژن برای سفید کردن خمیر چوب و تهیه انواع دیگر مواد سفید کننده مانند پربورات ها و پرکربنات ها استفاده می شود.
پر کربنات سدیم (Na2H3CO6) – به عنوان یک محلول آبی، پر کربنات سدیم را می توان هم به عنوان یک عامل سفید کننده و هم به عنوان یک چربی زدا استفاده کرد.
پربورات سدیم (Na2H4B2O8) – هنگامی که پربورات سدیم در آب حل می شود، پراکسید هیدروژن آزاد می کند. عمل سفید کنندگی آن در درجه اول به دلیل تجزیه پراکسید هیدروژن و اکسیداسیون هسته دوست آنیون پرکربنات است.
اسید پراستیک (H3CC(O)OOH) – این ترکیب زمانی تولید می شود که مواد شوینده لباسشویی در آب حل شوند. این عمدتا به عنوان یک ضد عفونی کننده صنعتی و کشاورزی استفاده می شود.
بنزوئیل پراکسید (C6H5COO)2) – بنزوئیل پراکسید معمولاً به عنوان دارویی برای درمان آکنه استفاده می شود. با این حال، به عنوان یک افزودنی غذایی نیز طبقه بندی می شود و در صنایع غذایی برای سفید کردن آرد استفاده می شود.
ازن (O3) – ترکیبی نسبتاً ناپایدار در مقایسه با اکسیژن دو اتمی، ازن برای سفید کردن روغن‌ها، عاج، نشاسته، آرد، موم و پارچه‌های ظریف استفاده می‌شود.
پرسولفات پتاسیم (K2S2O8) – این یک عامل سفید کننده قوی است که اغلب برای روشن کردن مو استفاده می شود.

سفید کننده های مبتنی بر دی اکسید گوگرد

هم محصولات سفید کننده بر پایه کلر و هم بر پایه پراکسید به عنوان عوامل اکسید کننده واکنش نشان می دهند. آنها الکترون‌ها را از کروموفورها جدا می‌کنند و در نتیجه پیوندهای مولکول‌های رنگدانه را می‌شکنند.

از سوی دیگر، محصولات سفید کننده مبتنی بر دی اکسید گوگرد به عنوان عوامل کاهش دهنده عمل می کنند. هنگامی که آنها الکترون از دست می دهند یا اهدا می کنند، پیوندهای دوگانه آنها به پیوندهای منفرد تبدیل می شود. این همان اثر غیرفعال کردن کروموفورها را دارد.

سفید کننده مبتنی بر دی اکسید گوگرد یک سفید کننده موقت است که اکسیژن را از مولکول رنگدانه حذف می کند. با این حال، هنگامی که ترکیب سفید شده در معرض هوا قرار می گیرد، می تواند به دلیل اکسیداسیون رنگ خود را بازیابد.

دی اکسید گوگرد، سولفیت ها، بی سولفیت ها و متابی سولفیت ها همگی می توانند به عنوان مواد ضدعفونی کننده و سفید کننده عمل کنند. آنها اغلب در آبجوسازی ها و سایر صنایعی که شامل فرآیندهای تخمیر هستند استفاده می شوند زیرا می توانند باکتری ها، قارچ ها و مخمرهای وحشی را بدون از بین بردن مخمرهای تخمیر از بین ببرند.

ترکیبات دی اکسید گوگرد در افزایش ماندگاری محصولات غذایی مانند گوشت، زرده تخم مرغ، غلات و میوه های خشک بسیار مفید است. در همین حال، سولفیت سدیم معمولا برای سفید کردن ژلاتین، قند چغندر و نشاسته غذایی استفاده می شود. سولفیت های سدیم و پتاسیم را نیز می توان به غذا اضافه کرد تا به فرآیند کارامل شدن کمک کند.

ساختار و قطبیت سفید کننده

به عنوان مواد اولیه یا قلیایی، همه انواع سفید کننده ها مولکول های بسیار قطبی هستند. بسته به ترکیب سفید کننده، نوع پیوندها می تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، نمک هایی مانند هیپوکلریت سدیم دارای پیوند یونی هستند، در حالی که پراکسید هیدروژن دارای پیوند کووالانسی است.

قطبیت مواد سفید کننده عمدتاً با ساختار مولکولی آنها تعیین می شود. بسته به زوایای پیوندها، قطبیت می تواند در گروه های خاصی از مولکول ها مثبت یا منفی باشد. به عنوان مثال، آب در سمت هیدروژنی خود کمی مثبت و در سمت اکسیژن آن کمی منفی است، زیرا زاویه پیوند 104.5 درجه است.

قطبیت مواد سفید کننده باعث واکنش بیشتر آنها می شود. بسته به ترکیب آنها، یک طرف قطبی می تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده یا به عنوان یک عامل کاهنده عمل کند.

نتیجه گیری

محصولات سفید کننده را می توان به سه دسته طبقه بندی کرد – مبتنی بر کلر، مبتنی بر پراکسید و مبتنی بر دی اکسید گوگرد. بسته به اینکه به کدام گروه تعلق دارد، سفید کننده یا به عنوان یک عامل اکسید کننده یا یک عامل کاهنده عمل می کند.

فرآیند سفید کردن، پیوندهای مولکولی کروموفورها (که به عنوان مولکول های رنگدانه شناخته می شوند) را می شکند و در نتیجه رنگ را از بین می برد. سفید کننده طیف وسیعی از کاربردهای خانگی و صنعتی دارد. معمولاً برای تمیز کردن و سفید کردن لباس‌ها، درمان لکه‌ها، روشن کردن موها و ضدعفونی کردن زخم‌ها و سطوح سخت استفاده می‌شود.