حمض السلفونيك

حمض السلفونيك مركب عضوي يحتوي على مجموعة هيدروكسيد السلفونيل R−S(=O)₂−OH متصلة بجذر الكيل. يعتبر هذا الحمض أحد المكونات الأساسية في صناعة العديد من المواد الكيميائية والصناعية، وأهمها المواد الفعالة سطحياً مثل المنظفات. يتميز حمض السلفونيك بقدرته العالية على تكوين الرغوة والمساهمة في إزالة الدهون والزيوت، مما يجعله عنصراً حيوياً في صناعة المنظفات التي يمكن أن تصبح محترفاً بها من خلال التواصل معنا ومعرفة خدماتنا من هنا، في هذا المقال سنتناول خصائص حمض السلفونيك الفيزيائية والكيميائية وكيفية تصنيعه.

الخصائص الكيميائية لحمض السلفونيك

• الصيغة الكيميائية :
• الصفة الحمضية: حمض السلفونيك هو حمض قوي قادر على التفاعل مع المواد القلوية (هيدروكسيد الصوديوم والبوتاسيوم وغيرها من القلويات).
• الوزن الجزيئي الوسطي لحمض السلفونيك: 322 غرام/المول.
• القدرة التفاعلية: له القدرة على التفاعل مع الكحولات والأمينات كما يتفاعل مع المعادن وأكاسيدها وكذلك مع المؤكسدات القوية.
• الثباتية: له ثباتية عالية كما يقاوم التحلل المائي.
• مادة أكالة: يعتبر مادة أكالة قوية وخصوصاً للمعادن.

الخصائص الفيزيائية لحمض السلفونيك

• المظهر: سائل لزج بني اللون.
• الرائحة: له رائحة مميزة واخزة.
• الكثافة: كثافته تتراوح بين 1.05-1.08  g/cm³وبالتالي كثافته أعلى من كثافة الماء
• اللزوجة: تتراوح بين 1000- 2000 سنتي بواز عند حرارة °C20
• الانحلالية: ينحل بالماء وبعض المذيبات العضوية.
• درجة الغليان: تقارب 315°C
• نقطة الوميض (PMcc):> 200°C
• درجة الانصهار: تقارب 10°C–

جدول يبين أهم خصائص حمض السلفونيك التجاري

المواصفة	القيمة القياسية
الوزن الجزيئي غرام/المول	322
المظهر	سائل لزج بني
المادة الفعالة	96-98%
قيمة الحموضة gr NaOH/kg sulfonic acid	125-132
الزيت الحر	القيمة العليا = 2%
حمض الكبريت الحر	القيمة العليا = 1%
الماء	القيمة العليا = 1%
اللون مقاس بجهاز كليت (5%)	القيمة العليا = 50

تصنيع حمض السلفونيك

لصناعته يلزمنا ثلاث مواد أساسية هي البارفينات والبنزن والكبريت.

• صناعة الالكانات (البارافينات) C₁₂-C₁₄:

وهي عبارة عن سلسلة هيدروكربونية مشبعة تحوي حوالي 12 ذرة كربون ،ويتم الحصول عليها من قطفة نفطية أو من بلمرة البروبلن أو الايتلين.

• تفاعل الألكلة بين البنزن و الالكانات لتعطي الكيل البنزن:

يتم التفاعل بوجود وسيط ثلاثي كلوريد الألمنيوم أو فلوريد الهيدروجين للحصول على الكيل البنزن الخطي (LAB) ويكون ذو وزن جزيئي يتراوح بين 230-250 غرام/المول :

• الحصول على ثلاثي أوكسيد الكبريت:

يتم الحصول على ثلاثي أوكسيد الكبريت من خلال تفاعل أكسدة الكبريت مع الأوكسجين ويكون التفاعل ناشر للحرارة وفق الآتي:

S + O₂ → SO₂    ∆H= -296.8 kJ/mol

SO₂ +½ O₂ ↔ SO₃  ∆H=-99.2 kJ/mol

• سلفنة الكيل البنزن :

تتم السلفنة باستخدام ثلاثي أكسيد الكبريت(أو حمض الكبريت كطريقة قديمة) وهو تفاعل ناشر للحرارة حيث يتم التفاعل على الموقع بارا في الحلقة العطرية ويجب أن يتم التفاعل بدرجة حرارة حوالي 35 درجة مئوية منعا للتفاعلات الجانبية.

H≈ -130 kJ/mol∆

H≈ -80 kJ/mol∆

• تعادل حمض السلفونيك بماءات الصوديوم أو مواد قلوية أخرى.

يتم تعديل حمض السلفونيك بمواد قلوية من أشهرها هيدروكسيد الصوديوم وذلك للاستخدام الآمن في صناعة المنظفات حيث لا يمكن استخدام الحمض قبل معادلته لما له من تأثير مخرش كبير على الأيدي.

التحديات البيئية المرتبطة بحمض السلفونيك

على الرغم من الفوائد الصناعية العديدة لحمض السلفونيك، إلا أن هناك تحديات بيئية مرتبطة بإنتاجه واستخدامه. إذ تعتبر عملية السلفنة من العمليات التي تتطلب كميات كبيرة من الطاقة وتنتج نفايات قد تكون ضارة بالبيئة. تشمل هذه التحديات:

1. التلوث الناتج عن المخلفات الكيميائية: أثناء عملية السلفنة، يتم إنتاج كميات من المخلفات الكيميائية مثل حمض الكبريتيك المستهلك والنفايات العضوية. هذه المواد يمكن أن تكون ضارة إذا لم يتم معالجتها بشكل صحيح.
2. التأثير على الحياة المائية: منتجات حمض السلفونيك التي تصل إلى البيئة المائية يمكن أن تؤثر سلباً على الكائنات الحية، حيث يمكن أن تسبب تغيرات في التوازن البيئي وتؤدي إلى نفوق بعض الأحياء المائية.
3. استهلاك الطاقة: تتطلب عملية إنتاج حمض السلفونيك كميات كبيرة من الطاقة، مما يزيد من البصمة الكربونية للصناعة. تتجه الصناعة حالياً نحو استخدام تقنيات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة لتقليل الانبعاثات.

الابتكارات والتوجهات المستقبلية في صناعة حمض السلفونيك

تشهد صناعة حمض السلفونيك تطورات مستمرة تهدف إلى تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل الآثار البيئية. من بين الابتكارات الحديثة:

1. استخدام التكنولوجيا الخضراء: تتجه الصناعة نحو استخدام التكنولوجيا الخضراء في عملية السلفنة، مثل استخدام مفاعلات منخفضة الطاقة وتقنيات إعادة تدوير المواد الخام. هذه التقنيات تساهم في تقليل الانبعاثات الضارة وتحسين كفاءة الإنتاج.
2. تطوير مواد خام بديلة: بدأت بعض الشركات في استكشاف استخدام مواد خام بديلة للبنزين، مثل الزيوت النباتية أو الكحولات طويلة السلسلة، في إنتاج حمض السلفونيك. هذه المواد قد توفر حلاً أكثر استدامة وتقلل من الاعتماد على المصادر البترولية.
3. إعادة التدوير: يزداد التركيز على إعادة تدوير منتجات حمض السلفونيك بعد استخدامها، وذلك للحد من التلوث وتقليل استهلاك الموارد. يتم تطوير تقنيات جديدة لتحويل المخلفات إلى مواد قابلة للاستخدام مرة أخرى.

لا تنسى البقاء على اطلاع على أحدث المقالات العلمية من خلال صفحة المدونة