Free Web Hosting Provider - Web Hosting - E-commerce - High Speed Internet - Free Web Page
Search the Web

 

 موقع مدرسة الورديان الفنية المتقدمة                                                     

              قسم البتروكمياويات

               الركن التعليمى PC

                elwats.4t.com


اعداد المادة العلمية /  مهندسة /سونيا ابراهيم

 

صناعة اللدائن

 

 المواد البتروكيماوية الأساسية للصناعات البتروكيماوية
تعرف الصناعات البتروكيماوية بأنها تلك الصناعات التى تعتمد على البترول ومشتقاته وأيضا الغاز الطبيعى كمواد خام أولية بهدف تحويلها الي مواد كيمائية أخرى ومتنوعة . وتتركب المواد البتروكيماوية أساسا من عناصر الكربون والهيدروجين وهذه تعرف بالمركبات الهيدروكربونية كما يضاف كذلك عناصر الاوكسوجين والكبريت والنتروجين والكلور وغيرها من العناصر .
والمواد البتروكيماوية من المواد المتعددة الأنواع حيث تنقسم الي الأنواع الثلاثة الآتية :
( أ ) مواد بتروكيماوية أساسية :
وهذه تشمل المركبات الهيدروكربونية سواء الاليفاتية مثل الميثان والايثلين والبرويلين والاستلين أو العطرية مثل البنزين والطولوين والزيلينات بالاضافة الي بعض المواد غير العضوية .
( ب ) مواد بتروكيماوية وسيطة :
وهى تنتج من المواد الأساسية بواسطة بعض التفاعلات الكيميائية مثل الأكسدة والهدرجة والبلمرة والتكثيف والسلفنة والكلورة والالكله . وهذه التفاعلات تجرى في ظروف معينة من الضغط ودرجة الحرارة وفي وجود العوامل المساعدة المناسبة .
( ج ) مواد بتروكيماوية نهائية :
وهى المواد التى يجرى عليها عمليات التشكيل والتحويل المختلفة لانتاج المنتجات والسلع والتى تستخدم في صناعات أخرى أو في الاستخدام المباشر للانسان .
ومن أمثلة هذه المواد نذكر المنظفات الصناعية والبوليمرات والتى منها المواد البلاستيكية والألياف الصناعية والمطاط الصناعى وأيضا البويات والدهانات والمواد اللاصقة وغيرها . بالاضافة الي مبيدات الآفات بأنواعها المختلفة والأسمدة النتروجينية المتنوعة .
وتعتبر الصناعات البتروكيماوية من الصناعات الرئيسية والهامة نظرا لما توفره من المواد الكيميائية الوسيطة واللازمة لانتاج المنتجات البتروكيماوية المختلفة والمستخدمة في كافة مجالات الحياة .
وتتميز الصناعات البتروكيماوية ببعض الخصائص والتى منها : كبر حجم الاستثمارات اللازمة لها حيث تتطلب هذه الصناعات قدرا كبيرا من التقدم العلمى والتكنولوجى الباهظ التكاليف وايضا فهذه الصناعات تعتبر من اسرع الصناعات نموا وتطورا حيث تخصص الدول المنتجة للمنتجات البتروكيماوية الكثير من الأموال والجهود التى تبذل للابحاث العلمية والتطبيقية في مجال الصناعات البتروكيماوية لاكتشاف منتجات جديدة وأيضا استحداث استخدامات مناسبة لها أو الوصول الي تقنيات جديدة ومتقدمة للتصنيع بغرض خفض التكلفة الاقتصادية للمنتجات مع التحسن المستمر في مواصفاتها .
وأخيرا فان هذه الصناعات تتميز بالتفاعلات الكيميائية ذات الظروف المختلفة من حيث التشغيل كالضغط ودرجات الحرارة واستخدام العوامل المساعدة المختلفة . ونتيجة لذلك فيكثر في هذه الصناعات انتاج الكثير من المواد الثانوية والتى تستخدم بدورها كمواد أولية أو مواد وسيطة لعمليات انتاجية أخرى وبالتالي تحسين اقتصاديات وحدات الانتاج لهذه المصانع . فمثلا ينتج غاز الايثيلين بالتكسير البخارى للنافثا ويتم أيضا في نفس التفاعل انتاج الميثان والهيدروجين والبروبلين والبيوتادايين . وهذه المواد الثانوية تستخدم بدورها كمواد وسيطة في عمليات انتاجية أخرى حتى يمكن خفض تكلفة انتاج الايثيلين ، ومن هنا تأتى أهمية اقامة الصناعات البتروكيماوية في صورة مجمعات بتروكيماوية متكاملة حيث تحقق وفرا كبيرا في النفقات اللازمة لهذه الصناعات .
المقومات الأساسية لاقامة الصناعات البتروكيماوية :
قبل التفكير في انشاء هذه الصناعات في بلد ما يلزم توفير بعض المقومات الأساسية والتى منها :
توافر المواد الخام :
يلزم توافر المواد الخام بكميات وفيرة وأيضا بأسعار مناسبة . وهذه المواد الخام تشمل الخامات البترولية كالغاز الطبيعى والغاز المصاحب وأيضا الغازات الناتجة من مصانع التكرير بالاضافة الي بعض المقطرات البترولية مثل النافثا ونذكر أيضا المواد الأخرى المستخدمة في هذه الصناعات مثل الأحماض والقلويات والعوامل المساعدة وغيرها .
توافر رؤوس الأموال :
يلزم أولا عند اقامة الصناعات البتروكيماوية توفير الاستثمارات اللازمة لانشاء البنية الأساسية لها والتى تشمل المرافق الهامة من المياه والكهرباء والصرف الصناعى ووسائل الاتصال بالاضافة الي توافر وسائل النقل والشحن والتخزين .ونذكر أيضا في هذا الصدد أن هذه الصناعات تتطلب دائما انفاق الكثير من الأموال نظرا لما تطلبه من التطور والتوسع الدائم في وحداتها وذلك لملاحقة التقدم العلمي والتكنولوجي وايضا الاتجاه نحو اقامة المجمعات البتروكيماوية المتكاملة لتحسين اقتصاديات الوحدات الانتاجية لهذه الصناعات مع تمكينها من الصمود في مواجهة المنافسة المستمرة .
توافر الامكانيات العلمية والفنية :
يتطلب وجود مراكز متخصصة للبحث العلمى والتطوير وايضا التدريب . مع توافر الكادرات العلمية والفنية والادارية ونذكر كذلك توافر الصناعات الأساسية الأخرى مثل الصناعات الكيميائية والمعدنية والكهربائية وأيضا مراكز الخدمات الأمر الذى يؤدى الي توفير الكيماويات المساعدة وقطع الغيار للمصانع وكذلك الخدمات الفنية اللازمة .
توافر الأسواق المحلية والعالمية :
يتطلب عند اقامة الصناعات البتروكيماوية البحث عن الأسواق المناسبة ذات الحجم الكبير لاستيعاب كميات وفيرة من الانتاج تتيح انشاء وحدات انتاجية كبيرة ذات اقتصاديات عالية تهيئ لها المنافسة في الأسواق العالمية ومما هو جدير بالذكر ان الصناعات البتروكيماوية تقوم أساسا على استخدام بعض المواد البتروكيماوية الأساسية الهامة والتى ينتج منها العديد من المنتجات البتروكيماوية الأخرى سواء الوسيطة منها أو النهائية .
ومن هذه المواد نذكر غازات الميثان والايثلين والبروبلين والاستيلين وخليط غازى الهيدروجين وأول أكسيد الكربون مع الاوليفينات بالاضافة الي المواد العطرية مثل البنزين والطولوين والزيلينات وسوف نذكر ببعض التفاصيل الاستخدامات المختلفة لهذه المواد وما ينتج منها من مركبات في السطور التالية :

&المواد الناتجة من الميثان :
يعتبر الغاز الطبيعى المصدر الرئيسي لانتاج الميثان حيث يحتوى على حوالي 85% من غاز الميثان والغاز الطبيعى ليس مصدرا من مصادر الطاقة فقط . بل يعتبر حاليا مصدرا للعديد من الكيماويات الهامة والتى تستخدم على نطاق واسع في الصناعة أو الزراعة وغيرها وسوف نوجز فيما يلي أهم هذه المواد واستخداماتها في كافة مجالات الحياة .
انتاج الامونيا :
العناصر الأولية للامونيا هي الهيدروجين والنتروجين ويمكن الحصول على الهيدروجين بمعالجة غاز الميثان ببخار الماء . كذلك يمكن الحصول عليه بواسطة التحليل الكهربي للماء ، أما العنصر الآخر وهو النتروجين فيحصل عليه بواسطة تقطير الهواء عند درجة حرارة منخفضة .
ويتم انتاج الأمونيا بتفاعل الهيدروجين والنتروجين بالطريقة المعروفة باسم " هابر " وذلك عند درجة حرارة عالية وتحت ضغط مرتفع وفي وجود عامل مساعد . وتعتبر الامونيا من المواد الكيميائية الهامة حيث تدخل في تصنيع الكثير من المنتجات أهمها الأسمدة النتروجينية والتى تشمل سماد اليوريا ونترات الامونيوم وكبريتات الامونيوم وفوسفات الامونيوم كذلك تستخدم اليوريا في انتاج مادة الميلامين وأيضا في انتاج مادة الأكريلونترايل وهى احدى المواد الأولية الهامة لانتاج العديد من الالياف الصناعية وبعض أنواع الراتنجات .
انتاج الكحول الميثيلي :
يتم انتاج الكحول الميثيلي في الصناعة حاليا بتفاعل أول أكسيد الكربون مع الهيدروجين حيث يجرى التفاعل في وجود الزنك ـــ كروم كعامل مساعد عند درجة حرارة عالية وتحت ضغط مرتفع . والهيدروجين المستخدم يتم الحصول عليه بمعالجة غاز الميثان ببخار الماء .
ويعتبر الكحول الميثيلي من المواد الكيميائية الهامة والذى يستخدم في تحضير العديد من المنتجات الهامة نذكر البعض منها فيما يلي :
Y تحضير الفورمالدهيدر :
يحضر الفورمالدهيدر بأكسدة الكحول المثيلي بواسطة أكسوجين الهواء وفي وجود الفضة كعامل مساعد . ويستخدم الفورمالدهيدر في تحضير العديد من الراتنجات مثل راتنجات اليوريا وراتنجات الميلامين والراتنجات الفينولية وراتنجات البولي اسيتال .
Y تحضير كلوريد الميثيل :
يتم انتاج كلوريد الميثيل بتفاعل الكحول الميثيلي مع كلوريد الهيدروجين . ويستعمل كلوريد الميثيل في انتاج المركبات السليكونية.
Y تحضير ميثيل ثالثي بيوتيل الاثير :
تحضرمادة ميثيل ثالثي بيوتل الاثير بتفاعل الكحول الميثيلي مع الايزو بيوتيلين . وهذه المادة تستخدم كبديل لمادة رابع ايثيل الرصاص المستخدمة لرفع رقم الاوكتان لبنزين السيارات والتى تسبب تلوث الهواء بمركبات الرصاص ذات الأثر الضار على صحة الانسان .
انتاج الاستيلين :
يتم انتاج الاستيلين بطريقتين .
Ü الأولي: تشمل تفاعل كربيد الكالسيوم مع الماء حيث ينتج الاستيلين والذى تصل درجة نقائه الي حوالى 96.5% الا انه يحتوى على القليل من الشوائب مثل غاز الامونيا وغاز الفوسفين وغاز كبريتد الهيدروجين . ويمكن التخلص من هذه الشوائب بواسطة حامض الكروميك الذى يؤكسد الفوسفين وكبريتيد الهيدروجين الي احماض الفوسفوريك والكبريتيك على التوالي .
Ü أما الطريقة الثانية: فتشمل التحلل الحرارى لغاز الميثان . ويستخدم الاستيلين صناعيا في قطع ولحام المعادن ، كما يعتبر أيضا مصدرا لتحضير العديد من المواد الهامة والتى نذكر منها الاسيتالدهيدر وكلوريد الفينيل والاكريلونترايل وخلات الفينيل والكلوروبزين والايزوبرين وثلاثى كلورو الايثلين وفوق كلورو الايثلين .
انتاج ثانى أكسيد الكربون :
يتم الحصول على ثانى أكسيد الكربون أثناء معالجة غاز الميثان ببخار الماء لانتاج الهيدروجين . ويحفظ غاز ثانى أكسيد الكربون على هيئة سائل بالضغط والتبريد . أو على هيئة مادة صلبة تعرف بالثلج الجاف وذلك في اسطوانة خاصة . ويستخدم غاز ثانى أكسيد الكربون في انتاج سماد اليوريا وفي صناعة المشروبات الغازية كما يستخدم في اطفاء الحرائق .
انتاج اسود الكربون :
يتم انتاج اسود الكربون بواسطة التحلل الحرارى أو الأكسدة الجزئية للغازات وخاصة الميثان أو للسوائل الهيدروكربونية . ويستخدم اسود الكربون في صناعة المطاط الصناعى حيث يحسن من الخواص الميكانيكية له وأيضا يستخدم في صناعة أحبار الكتابة والطباعة وكذلك مواد الطلاء .
&المواد الناتجة من الاثيلين :
انتاج البولى ايثيلين :
البولى ايثيلين نوعان هما :
( أ ) البولى ايثيلين منخفض الكثافة والمنتج تحت ضغط مرتفع :
فى تحضير هذا النوع يستخدم الايثيلين ذو درجة نقاء عالية حيث يضغط الى ضغط يعادل 200ــ 300 جوى . وتضاف المادة البادئة للتفاعل ويسخن الخليط الى درجة 200 م قبل دخوله الى المفاعل والمادة البادئة للتفاعل اما ان تكون الاوكسجين او فوق الاكسيد العضوى والضغط داخل المفاعل يعادل 1500 ــ 3500 جوى . وتتوقف قيمة الوزن الجزئى للمنتج النهائى وبالتالى خواصه المختلفة على ظروف التفاعل مثل الضغط ودرجة الحرارة . ومتوسط قيمة الكثافة لهذا النوع من البولى ايثيلين هى 0.92 جم / سم3 , كما يتراوح الوزن الجزئى المتوسط ما بين ( 50000 ــ 300000 ) وله سلسلة كربونية كثيرة التفرع .
( ب ) البولى ايثيلين مرتفع الكثافة والمنتج تحت ضغط منخفض :
فى هذا النوع تستخدم عوامل مساعدة تعرف باسم زجلر . ويتراوح الوزن الجزئى المتوسط لهذا النوع من البولى ايثيلين ما بين ( 50000 ــ 3000000 ) . ومتوسط قيمة الكثافة له هى 0.96 جم/ سم3 .
والبولى ايثيلين بنوعيه يستخدم فى تحضير الانابيب البلاستيكية والاوعية والقوارير والعلب البلاستيكية وفى انابيب الرى والصرف الزراعى واكياس البلاستيك وفى الصوبات الزراعية وفى صناعة بعض الادوات المنزلية ولعب الاطفال وفى تغليف الاسلاك والكابلات الكهربائية .
انتاج اكسيد الايثيلين :
ينتج اكيد الايثيلين بطريقتين . الاولى وهى الطريقة القديمة وتشمل تفاعل الايثيلين مع حامض الهيبوكلوروز لينتج الايثيلين كلوروهيدرين والذى يحلل مائيا بواسطة هيدروكسيد الكالسيوم منتجا اكسيد الايثيلين . وحديثا يتم تحضيره بالاكسدة المباشرة باستخدام الهواء او الاوكسجين فى وجود الفضة كعامل مساعد . واكسيد الايثيلين من المواد الهامة والذى يدخل فى صناعة الايثيلين جليكول والذى يستخدم كمادة مضادة لتجمد المياه فى جهاز التبريد بالسيارات وانتاج مواد التجميل وايضا كمادة اولية لتحضير البولى استر وهو احد انواع الالياف الصناعية , ويستخدم اكسيد الايثيلين كذلك فى تحضير المنظفات الصناعية غير الايونية وذلك بتفاعله مع المركبات المحتوية على هيدروجين نشط مثل الاحماض الكربوكسيلية والكحولات والاميدات والامينات والكيلات الفينول , والمواد الناتجة تعرف باسم الايثوكسيلات . كما تحضر مادة الايثانول امين من تفاعل اكسيد الايثيلين مع الامونيا وهذه المادة تستخدم فى عمليات تكرير البترول لفصل الغازات الحامضية . كما تستخدم ايضا فى انتاج بعض انواع المنظفات الصناعية .
ومن استخدامات اكسيد الايثيلين تحضير مواد الاكلريلو نترايل والاكريلات والتى تستخدم كمواد اولية فى صناعة الالياف الصناعية .
انتاج الكحول الايثيلى :
يتم انتاج الكحول الايثيلى باحدى الطريقتين الاتيتين :
الاولى يتفاعل الايثيلين مع حامض الكبريتيك المركز , والثانية يتفاعل الايثيلين مع بخار الماء عند درجة حرارة مرتفعة وفى وجود حامض الفوسفوريك كعامل مساعد . ويستخدم الكحول الايثيلى كمادة اولية هامة لتحضير العديد من المواد الكيميائية مثل الاسيتالدهيد وحامض الخليك والكحول البيوتيلى العادى وكلوريد الايثيل والبيوتادايين وبالاضافة الى ذلك فان الكحول الايثيلى يستخدم فى تحضير العطور وكمادة مطهرة فى الاغراض الطبية وفى المعامل الكيميائية وكمذيب للزيوت واستخلاص بعض المواد .
انتاج الاسيتالدهيد :
يحضر الاسيتالدهيد من الايثيلين بطريقة تعرف باسم ووكر وهى من اهم الطرق المستخدمة حديثا لانتاج الاسيتالدهيد , ويتم التفاعل باكسدة الايثيلين الى الاسيتالدهيد . باستخدام كلوريد الباليديوم كعامل مساعد , ويستخدم الاسيتالدهيد فى تحضير حامض الخليك والذى بدوره يستخدم فى تحضير خلات الايثيل وخلات الفينيل وخلات السليولوز وفى العديد من التحضيرات الكيميائية .
5- انتاج خلات الفينيل :
تحضر خلات الفينيل باكسدة الايثيلين باستخدام كلوريد الباليديوم كعامل مساعد فى وجود حامض الخليك الثلجى مع اضافة خلات الصوديوم بكميات قليلة كما توجد طريقة حديثة استعملت فى نفس الوقت فى كل من المانيا والولايات المتحدة الامريكية وتشمل التفاعل فى الحالة البخارية بين الايثيلين والاوكسجين وحامض الخليك باستخدام درجة حرارة عالية وضغط مرتفع فى وجود عامل مساعد هو الباليديوم المجزئ تجزيئا دقيقا , وتستخدم خلات الفينيل كمادة اولية لتحضير بعض انواع المواد اللا صقة والمواد البلاستيكية والدهانات وبعض انواع الالياف الصناعية .
6- تحضير كلوريد الايثيل :
سبق وان ذكرنا انه يمكن تحضير كلوريد الايثيل من الكحول الايثيلى . ويتم ذلك بتفاعل الكحول الايثيلى مع كلوريد الهيدروجين فى وجود كلوريد الزنك كعامل مساعد . كما يمكن تحضير كلوريد الايثيل من الايثيلين مباشرة وذلك بتفاعله مع كلوريد الهيدروجين . ويستخدم كلوريد الايثيل فى تحضير رابع ايثيل الرصاص وايثيل البنزين وفى تحضير بعض انواع العوامل المساعدة بالاضافة الى استخدامه فى الاغراض الطبية كمخدر موضعى .
7- انتاج ثنائى كلوريد الايثيلين وثنائى بروميد الايثيلين :
اولا يتم انتاج ثنائى كلوريد الايثيلين بطريقتين :
الاولى تشمل تفاعل الايثيلين مع الكلور حيث يجرى التفاعل فى الحالة البخارية او السائلة والثانية طريقة الكلورة الاوكسجينية باستخدام كلوريد الهيروجين والهواء او الاوكسجين وفى وجود كلوريد النحاسيك مضافا اليه كلوريد البوتاسيوم ومثبت فوق مادة خاملة مثل الالومينا او السيليكا .
ومادة ثنائى كلوريد الايثيلين تعتبر من المواد الهامة حيث تستخدم لانتاج كلوريد الفينيل ويتم ذلك سواء بالتحلل الحرارى لها عند درجة حرارة مرتفعة او باستخدام الصودا الكاوية . وكلوريد الفينيل هو المادة الاولية لتحضير كلوريد البولى فينيل وهو احد المواد البلاستيكية الهامة والمستخدمة فى تحضير الانابيب البلاستيكية ذات الاستخدامات المختلفة وتغليف الاسلاك والكابلات الكهربائية والاوعية البلاستيكية والجلد الصناعى ولعب الاطفال وبعض الادوات المنزلية وارضيات المساكن والمبانى العامة .
وثانيا يحضر ثنائى بروميد الايثيلين
بتفاعل الايثيلين مع البروم . وظروف التفاعل مشابهة لنفس الظروف المستخدمة فى تحضير ثنائى كلوريد الايثيلين ويضاف ثنائى بروميد الايثيلين الى البنزين لمنع ترسيب اكسيد الرصاص فى محركات السيارة . كما يستخدم فى الاغراض الزراعية كمبيد للديدان فى التربة وايضا يستخدم كمذيب لبعض انواع الشمع والراتنجات .
8- انتاج ايثيل البنزين والاستيرين :
يتم انتاج ايثيل البنزين بالكة البنزين الجاف بالايثيلين باستخدام كلوريد الالومنيوم اللا مائى او باستخدام سليكات الالومنيوم المتبلرة ( الزيوايت ) كعامل مساعد . كما ينتج الاستيرين بازالة الهيدروجين من ايثيل البنزين .
والاستيرين يعتبر مادة اولية لتحضير العديد من المنتجات البتروكيماوية ومنها البولى استيرين والذى يستخدم فى تصنيع عبوات منتجات الالبان والادوات ذات الاستخدام الواحد وبعض قطع الاجهزة الكهربائية والادوات المنزلية . كما يستخدم كذلك فى انتاج المطاط الصناعى المستخدم فى تصنيع اطارات السيارات والطائرات وفى صناعة الاحذية والسيور .
9- انتاج حامض الاكريليك :
يتم انتاج حامض الاكريليك بتفاعل الايثيلين والاوكسجين واول اكسيد الكربون فى وجود حامض الخليك كمذيب . ويعتبر حامض الاكريليك من المواد البتروكيماوية الهامة .
10 – انتاج حامض البروبيونيك :
ينتج حامض البروبيونيك بأمرار الايثلين وأول أكسيد الكربون في حامض البروبيونك الخام والمحتوى علي 10 ــــ 15% ماء ويستخدم في هذا التفاعل كربونيل النيكل كعامل مساعد . ويستخدم حامض البروبيونيك كمادة مضافة لعلف الحيوان وأيضا كمادة مانعة لفساد الطعام كما يدخل في صناعة بعض أنواع المبيدات الحشرية .
& المواد النالتجة من البروبلين :
انتاج البولي بروبلين :
يستخدم العامل المساعد المعروف باسم زجلر لانتاج البولي بروبلين حيث تستخدم الكيلات الالومنيوم مع ثلاثي كلوريد التيتانيوم ويستخدم البولي بروبلين في انتاج الأكياس البلاستيكية والأنابيب والأوعية البلاستيكية المختلفة كما يدخل في تصنيع السجاد والموكيت .
انتاج أكسيد البروبلين :
ينتج أكسيد البروبلين بطريقتين .
الأولي وهى الطريقة القديمة وتشمل تفاعل البروبلين مع حامض الهيبوكلوروز لينتج البروبلين كلوروهيدرين والذى يحلل مائيا بواسطة هيدروكسيد الكالسيوم منتجا أكسيد البروبلين .
أماالطريقة الحديثة فتشمل أكسدة اثيل البنزين بالهواء أو الاكسوجين لتكوين ايثيل البنزين هيدروبير أكسيد والذى يتفاعل بدوره مع البروبلين منتجا أكسيد البروبلين ويستخدم أكسيد البروبلين في تحضير بعض أنواع الراتنجات وأيضا في تحضير البولي بروبلين جليكول والذى يستخدم في تحضير الاسفنج العازل . ويستخدم أكسيد البروبلين أيضا في انتاج بعض أنواع المنظفات الصناعية .
انتاج الجلسرين :
يعتبر الجلسرين من المواد الكميائية الهامة ذات الاستخدامات المتعددة وقد حضر من قديم الزمان خلال عمليات تحضير الصابون حيث تعالج الزيوت النباتية أو الشحوم الحيوانية بالصودا الكاوية منتجة الصابون والجلسرين وهذا التفاعل الكيميائي يعرف باسم التصبن . وحديثا ينتج الجلسرين بعدة طرق مختلفة . أهمها استخدام البروبلين كمادة أولية في تحضيره حيث يتم ذلك باستخدام طريقتين مختلفتين تؤديان في النهاية الي انتاج الجلسرين . أما المادة الأولية الأخرى المستخدمة في انتاج الجلسرين فهي أكسيد البروبلين ، وهنا أيضا يستخدم طريقتين مختلفتين للتحضير ، يتم عن طريقهما من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية انتاج الجلسرين . ويستخدم الجلسرين في تصنيع الأدوية وبعض المستحضرات الطبية وفي صناعة المفرقعات وبعض التحضيرات الكيميائية .
انتاج الفينول :
ينتج الفينول بعدة طرق مختلفة وتشمل سلفنة البنزين ثم التسخين مع القلوى . أو بكلورة البنزين ثم التحليل المائي بواسطة بخار الماء وبإستخدام درجات حرارة مرتفعة . والطرق السابقة طرق تقليدية تستخدم منذ فترة زمنية طويلة ، والطريقة الحديثة تشمل الكلة البنزين بواسطة البروبلين بإستخدام حامض الكبريتيك أو كلوريد الالومنيوم اللامائي كعامل مساعد ويتم ذلك في الحالة السائلة . أما في الحالة البخارية فتجرى عملية الالكلة للبنزين بواسطة البروبلين وبإستخدام حامض الفوسفوريك كعامل مساعد . والمركب الناتج في كل من العمليتين يعرف باسم الكيومين . ويؤكسد الكيومين بواسطة الهواء منتجا الكيومين هيدروبير أكسيد الذى يعالج بحامض الكبريتيك المخفف حيث يتفكك معطيا الفينول والأسيتون . والفينول من المواد الكيميائية الهامة ذات الاستخدامات المتعددة وتشمل تصنيع المواد البلاستيكية والمواد اللاصقة وبعض أنواع المنظفات الصناعية والمبيدات الحشرية والفطرية والمطهرات وتحضير بعض المستحضرات الطبية . كما يستخدم في الكثير من التحضيرات الكيميائية المختلفة .
انتاج الكحول الايزوبروبيلي :
ينتج الكحول الايزوبروبيلي بتفاعل البروبلين وحامض الكبريتيك حيث يحلل الناتج مائيا منتجا الكحول . وهناك طريقة صناعية أخرى تعرف بطريقة فيبا حيث يجرى التفاعل بين البروبلين وبخار الماء وفي وجود حامض الفوسفوريك كعامل مساعد . والكحول الايزوبروبيلي له عدة استخدامات تشمل تحضير مادة الاسيتون وذلك بأمرار بخار الكحول الأيزوبروبيلي فوق النحاس كعامل مساعد . كما يستخدم الكحول أيضا في تحضير مادة الميثيل ميث اكريلات عن طريق الاسيتون كمادة أولية . ويستخدم الكحول كذلك كمادة مذيبة للكثير من المواد .
انتاج الاكريلونتريل :
ينتج الاكريلونتريل بتفاعل البروبلين والامونيا والهواء في الحالة البخارية وبإستخدام فوسفو مولبيدات البزموت كعامل مساعد . وقد حضر الاكريلونتريل أيضا بواسطة شركة دوبونت العالمية وذلك بتفاعل البروبلين مع أكسيد النتريك في وجود الفضة كعامل مساعد. و الاكريلونتريل من المواد البتروكيماوية الهامة حيث يستخدم في تحضير البولي اكريلونتريل المستخدم في صناعة الألياف الصناعية كما يدخل في صناعة بعض أنواع المطاط الصناعى . ومن الاستخدامات الهامة للاكريلونتريل هو انتاج مادة الاديبونتريل وهو المادة الأولية لتحضير الهكسا ميثيلين داى امين والتى تدخل في صناعة النايلون 66 .
انتاج الاكرولين وحامض الاكريليك :
يتم انتاج الاكرولين وحامض الاكريليك بتفاعل البروبلين واكسوجين الهواء في وجود بخار الماء وبإستخدام أكاسيد الكوبالت أو البزموت أو الانتيمون .
انتاج الايزوبرين :
ينتج الايزوبرين بإستخدام البروبلين كمادة أولية . و الايزوبرين يستخدم في انتاج المطاط الصناعى .

&المواد الناتجة من الاسيتلين :
يحضر الاستيلين بعدة طرق . فهناك الطريقة القديمة وتشمل تفاعل كربيد الكالسيوم مع الماء منتجا غاز الاستيلين ، والاستيلين الناتج بهذه الطريقة ذو درجة نقاء عالية الا أنه يحتوى علي القليل من الشوائب مثل غازات الامونيا والفوسفين وكبريتيد الهيدروجين . ويمكن التخلص من هذه الشوائب بواسطة حامض الكروميك الذى يؤكسد الفوسفين وكبريتيد الهيدروجين الي احماض الفوسفوريك والكبرتيك على التوالي .
أما الطريقة الثانية فهي من الطرق الحديثة وتشمل تحضير الاستيلين بالتحلل الحرارى لغاز الميثان .
والاستيلين الناتج من هذه الطريقة يحتوى علي غازات الايثيلين و أول وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والنتروجين والميثان بالاضافة الي كمية ضئيلة من اسود الكربون . ويفصل غاز الاستيلين من مخلوط الغازات الناتجة بواسطة مذيب ثنائي ميثيل الفورما اميد .
والمواد الناتجة من الاستيلين تشمل الآتي :
انتاج الاسيتالدهيدر :
يتفاعل الاسيتلين مع الماء في وجود محلول كبريتات الزئبقيك وحامض الكبريتيك منتجا الاسيتالدهيدر. ونسبة تحول الاستيلين الي الاسيتالدهيدر هى حوالي 50 ـــ 60% كما يوجد بعض النواتج الثانوية مثل حامض الخليك والكروتو ثالدهيد والبار الدهيد .
ويستخدم الاسيتالدهيد في تحضير حامضي الخليك وفوق الخليك . وكذلك مادة البيريدين بالاضافة الي بعض الكيماويات الأخرى .
انتاج كلوريد الفينيل :
يحضر كلوريد الفينيل بتفاعل كلوريد الهيدروجين مع الاسيتلين حيث يجرى التفاعل في الحالة البخارية وبإستخدام كلوريد الزئبقيك كعامل مساعد . ويستخدم كلوريد الفينيل لانتاج البولي فينيل كلوريد وهو أحد أنواع البلاستيك الهامة .
انتاج الاكريلونتريل :
ويعرف أيضا بسيانيد الفينيل . ويحضر من الاسيتلين بتفاعله مع حامض الهيدروسيانيك حيث يجرى التفاعل في وجود محلول كلوريد النحاسوز وكلوريد الامونيوم المحمضين بحامض الهيدروكلوريك. و الاكريلونتريل من المواد البتروكيماوية الهامة حيث يستخدم في تحضير البولي اكريلونتريل المستخدم في صناعة الآلياف الصناعية ، وقد سبق ذكر استخداماته عند الكلام عن انتاجه من البروبلين .
انتاج خلات الفينيل :
يتم انتاج خلات الفينيل بتفاعل الاسيتلين مع حامض الخليك في الحالة البخارية وبإستخدام خلات الزنك أو خلات الكادميوم كعامل مساعد . وقد سبق ذكر الاستخدامات المختلفة لخلات الفينيل عند الكلام عن انتاجها من الايثيلين .
انتاج الكلوروبرين :
يتم تحضير الكلوروبرين من الاسيتلين على مرحلتين .
Ü الأولي: تشمل البلمرة الثنائية للاستيلين الي أحادى فينيل الاسيتلين وذلك في وجود محلول مائي من كلوريد النحاسوز وكلوريد الامونيوم . أماالمرحلة Üالثانية : فهي اضافة جزئيي من كلوريد الهيدروجين الي أحادى فينيل الاستيلين في وجود محلول مائي من كلوريد النحاسوز منتجا الكلوروبرين . ومن أهم استخدامات الكلوروبرين انتاج المطاط الصناعى .
انتاج ثلاثى كلورو الايثلين وفوق كلورو الايثلين :
يتم تحضير ثلاثى كلورو الايثلين بتفاعل الاستيلين مع الكلور معطيا في البداية رابع كلوريد الايتان والذى يعالج بمادة قلوية لانتزاع جزيئي من كلوريد الهيدروجين منتجا ثلاثى الورو الايثلين والذى يستخدم كمذيب لتنظيف المعادن مثل الالومنيوم والحديد الصلب . أما فوق كلورو الاثيلين فيحضر بكلورة ثلاثى كلورو الايثلين الذى يعطى في البداية خامس كلوريد الايثان والذى يعالج بمادة قلوية لانتزاع جزيئي من كلوريد الهيدروجين منتجا فوق كلورو الايثلين والذى يعرف أيضا برابع كلوريد الايثلين . حيث يستخدم كعامل تنظيف في عملية التنظيف الجاف في صناعة النسيج وفي تنظيف المعادن وفي انتاج مادة سداسي كلوريد الايثان والتى تستخدم أيضا كمذيب
انتاج حامض الاكريليك والاكريلات :
يحضر حامض الاكريليك بتفاعل الاستيلين وأول أكسيد الكربون والماء في وجود عامل مساعد مثل بروميد النيكل . وتجرى نفس العملية بإستخدام الكحول الميثلي بدلا من الماء حيث يتكون استر الاكريلات .
انتاج الايزوبرين :
يتم انتاج الايزوبرين بتفاعل الاسيتلين مع الاسيتون واستخدام الامونيا السائلة كمديب وفي وجود عامل مساعد قلوى حيث ينتج سلسلة من المركبات الوسيطة تعطى في النهاية الايزوبرين . ومن الاستخدامات الهامة للايزوبرين انتاج البولي ايزوبرين والذى يستخدم في تحضير المطاط الصناعى .
بلمرة الاستيلين :
في عرضنا السابق عن المواد الناتجة من الاسيتلين فلابد أن نضيف ونذكر النواتج المتنوعة لبلمرة الاسيتلين في الظروف الكيميائية المختلفة . فنذكر أولا البلمرة الثنائية للاستيلين والتى تعطى أحادى فينيل الاستيلين حيث يجرى التفاعل بأمرار الاستيلين في محلول مركز من كلوريد الامونيوم وكلوريد النحاسوز المحمض بحامض الهيدركلوريك .
أما البلمرة الثلاثية للاستيلين فتعطى ثنائي فينيل الاستيلين .ونذكر أيضا البلمرة الحلقية الثلاثية للاستيلين فينتج منها البنزين وذلك بامرار الاستيلين فوق الفحم المنشط عند درجة حرارة تتراوح بين 600 ــــ 650 م .
وأخيرا نذكر البلمرة الحلقية الرباعية للاستيلين حيث تعطي سيكلو أو كتاتترين وذلك بامرار خليط من الاستيلين والنتروجين في معلق من سيانيد النيكل في رابع هيدرو الفيوران . وبهدرجة السيكلو أو كتاتترين يعطى السيكلو أو كتان والذى بدوره يتأكسد معطيا حامض الفيوبريك . وكذلك يحول السيكلو أو كتاتترين بفعل اندريد حامض الكروميك وحامض الخليك الي حامض التيرفثاليك .
&المواد الناتجة من استخدام أول أكسيد الكربون والهيدروجين والاوليفينات :
انتاج الغاز المخلق :
يحضر الغاز المخلق ـــ وهو خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين ــــ من الفحم أو من الغازات الهيدروكربونية وخاصة الميثان وذلك في وجود بخارالماء والعوامل المساعدة .
انتاج الكحول الميثيلي :
يحضر الكحول الميثيلي في الصناعة حاليا بهدرجة أول أكسيد الكربون حيث يجرى التفاعل بإستعمال الزنك ــ كروم كعامل مساعد عند درجة حرارة عالية وتحت ضغط مرتفع .
ويعتبر الكحول الميثيلي من المواد الكيميائية الهامة حيث يستخدم على نطاق واسع في التخليقات العضوية كما يتضح فيما يلي :
( أ ) يتأكسد بواسطة اكسوجين الهواء في وجود الفضة كعامل مساعد منتجا الفورمالدهيد .
( ب ) يتفاعل مع الامونيا في درجة حرارة عالية وضغط مرتفع وفي وجود السليكا كعامل مساعد منتجاأحادى وثنائي ميثيل أمين . ( ج ) يتفاعل مع حامض الخليك منتجا خلات الميثيل . ( د ) يتفاعل مع البنزين في وجود فوسفات الزنك كعامل مساعد منتجا الطولوين . ( هـ ) يتفاعل مع الامينات العطرية مثل الأفيلين في وجود حامض الكبريتيك كعامل مساعد معطيا مشتقات الامينات .
( و ) يتفاعل مع أول أكسيد الكربون في وجود مثيلات الصوديوم معطيا فورمات الميثيل والتي تستخدم في تحضير ثنائي ميثيل الفورماميد والذى له استخدامات عديدة كمذيب لعديد من الراتنجات والبوليمرات وفي عمليات غزل الألياف . ( ر ) يستعمل أيضا الكحول الميثيلي في تحضير مادة ميثيل ثالثي بيوتيل الأثير كبديل لمادة رابع اثيل الرصاص المستخدمة لرفع رقم الاوكتان لبنزين السيارات . ( ح ) يستخدم الكحول الميثيلي بكثرة كمذيب في شتى الأغراض المختلفة .
تفاعل الاكسو :
في هذا التفاعل يتم اتحاد كل من أول أكسيد الكربون والهيدروجين مع الاوليفينات منتجا الالدهيدات . ويعتبر هذا التفاعل هام من الوجهة الصناعية لتحضير الالدهيدات ذات الوزن الجزئي المنخفض بالاضافة الي الكحولات العالية مثل كحولات اللوريل والميريستيل والسيتيل والتى تستخدم بكثرة في صناعة المنظفات الصناعية . ويجرى التفاعل عادة عند درجة حرارة عالية وضغط مرتفع مع استخدام الكوبالت كعامل مساعد وفي وجود كميات قليلة من أكاسيد الثوريوم والمغنيسيوم . والالدهيدات الناتجة من هذا التفاعل يمكن تحويلها الي الكحولات المقابلة بعملية الهدرجة عند درجة حرارة عالية وتحت ضغط مرتفع وفي وجود النيكل كعامل مساعد.
انتاج الأحماض العضوية والاسترات :
يتم انتاج الأحماض بتفاعل أول أكسيد الكربون وبخار الماء مع الاوليفينات بإستخدام درجة حرارة عالية وضغط مرتفع . فمثلا عند تفاعل أول أكسيد الكربون وبخار الماء مع الايثيلين ينتج حامض ينتج حامض البروبيونيك . وعند استخدام غاز الاستلين بدلا من الاثيلين في هذا التفاعل يتم انتاج حامض الاكريليك .
والتفاعلات السابق ذكرها لها أهمية صناعية كبيرة . أما الاسترات فإنها تنتج بنفس التفاعل السابق ذكره مع استبدال بخار الماء بإحد الكحولات مثل الكحول الميثيلي فمثلا عند استخدام غاز الايثلين وأول أكسيد الكربون مع الكحول الميثيلي ينتج بروبيونات الميثيل بينما استخدام غاز الاسيتلين بدلا من الايثلين في هذا التفاعل ينتج اكربلات الميثيل .
تفاعل فيشر ــ تروبش :
في هذا التفاعل تحضر الهيدروكربونات وذلك بإمرار الغاز المخلق عند درجة حرارة عالية على الحديد أو النيكل أو الكوبالت كعامل مساعد وتحت ضغط مقارب للضغط الجوى والهيدروكربونات الناتجة هى خليط من البارافينات والاوليفينات ولها مدى واسع من الأوزان الجزيئية ومعظم الهيدروكربونات الناتجة لها سلسلة مستقيمة وتحتوى علي C11 ـــ C5 من ذرات الكربون بالاضافة الي تكوين بعض المركبات الاكسوجينية مثل الكحولات والأحماض .
&المواد الناتجة من المركبات العطرية :
تعتبر النفثا الخفيفة من المصادر الهامة للمركبات العطرية الرئيسية والتى تشمل البنزين والطولوين والزيلينات وسوف نستعرض معا أهم المواد الكيميائية الناتجة من هذه العطريات في السطور التالية .
أولا ـــ المواد الناتجة من البنزين :
انتاج الفينول :
يوجد العديد من الطرق المختلفة لانتاج الفينول من البنزين حيث نذكر البعض منها وتشمل :
( أ ) سلفنة البنزين بحامض الكبريتيك ثم صهر الحامض السلفونى الناتج مع الصودا الكاوية .
( ب) كلورة البنزين بالكلور ثم معالجة كلورو البنزين الناتج بمحلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم تحت ضغط عالي منتجا الفينول . (ج ) اجراء عملية الكلورة الاكسوجينية للبنزين بواسطة كلوريد الهيدروجين والاكسوجين في وجود عامل مساعد من أكاسيد الحديد والنحاس حيث ينتج كلورو البنزين كمادة واسيطة حيث يعالج ببخار الماء عند درجة حرارة مرتفعة وضغط عالي منتجا الفينول .
انتاج النايلون :
هو أحد الألياف الصناعية الهامة حيث يوجد نوعان منه . الأول هو نايلون ـــ 66 والذى يحضر بتفاعل حامض الادبيك مع سداسي ميثلين ثنائي الامين . والثانى هو النايلون ـــ 6 حيث يحضر بالبلمرة الذاتية للكابرولاكتم معطيا حامض ـــ 6 أمينو الكابروويك والذى يفقد الماء منتجا النايلون ـــ 6 . *انتاج حامض الادبيك :
يتم انتاج حامض الادبيك بطريقتين .
احدهما: من البنزين وتشمل اجراء عملية الهدرجة للبنزين بواسطة الهيدرجين حيث ينتج مركب السيكلوهكسان والذى يحول بواسطة الأكسدة بحامض النتريك مباشرة الي حامض الادبيك وأيضا بمعالجة السيكلوهكسان بأملاح الكوبالت حيث ينتج خليط من مركبات السيكلوهكسانول والسيكلوهكسانون ويؤكسد هذا الخليط بواسطة حامض النتريك معطيا في النهاية حامض الادبيك . أما الطريقة الأخرى : لانتاج حامض الادبيك فتشمل معالجة التتراهيدروفيوران بواسطة حامض الهيدركلوريك معطيا رباعي الميثيلين ثنائي الكلوريد والذى بدروه يعالج بواسطة سيانيد الصوديوم . حيث ينتج مركب الاديبونتريل والذى يحلل مائيا معطيا في النهاية حامض الادبيك .
*انتاج سداسي ميثلين ثنائي الامين :
ينتج سداسي ميثيلين ثنائي الامين باستخدام حامض الادبيك كمادة أولية حيث يتفاعل مع الامونيا معطيا الملح الامونيومي للحامض وهو أديبات الامونيوم حيث يفقد الماء ويعطى في البداية اميد الحامض والذى بدوره يفقد أيضا الماء وينتج الاديبونتريل والذى تجرى له عملية الهدرجة ليعطى في النهاية سداسي ميثيلين ثنائي الامين .
وهناك طريقة أخرى اقتصادية لانتاج سداسي ميثيلين ثنائي الامين حيث يستخدم البيوثادايين كمادة أولية .
انتاج الكلورو بنزين :
يحضر الكلورو بنزين من البنزين اما بالكلورة المباشرة بالكلور أو بواسطة الكلورة الاكسوجينية بكلوريد الهيدروجين والاكسوجين وفي وجود عامل مساعد من أكاسيد الحديد والنحاس .
ويعتبر الكلوروبنزين من المواد الأولية لانتاج مركب د.د.ت وهو مبيد حشرى واسع الانتشار في الكثير من بلدان العالم ولكنه بطل استعماله أيضا في بعض البلدان مثل الولايات المتحدة الأمريكية لما له من أثار ضارة على صحة الانسان والحيوان .
انتاج الاثيلين :
يتم انتاج الاثيلين من البنزين بطريقتين .
الأولي : تشمل تفاعل البنزين بواسطة خليط من حامض الكبريتيك والنتريك المركزين حيث ينتج أولا النتروبنزين والذى بدوره يقتزل بواسطة حامض الهيدروكلوريك والقصدير معطيا في النهاية الاثيلين . الطريقة الثانية : تشمل تفاعل البنزين مع الامونيا في وجود النيكل كعامل مساعد حيث ينتج الانيلين .
انتاج اندريد حامض المالييك :
ينتج هذا الاندريد بأكسدة البنزين في الحالة البخارية بواسطة الهواء في وجود خامس أكسيد الفانديوم وأكسيد الموليبدنم كعامل مساعد .

ثانيا ـــ المواد الناتجة من الطولوين :
1- انتاج البنزين :
يحول الطولوين الي البنزين بازالة مجموعة الميثيل بواسطة الهيدروجين وفي وجود الكروم ـــ الالومينا أو البلاتين ـــ الالومنيا كعامل مساعد .
2- انتاج حامض البنزويك :
يتم تحضير حامض البنزويك من الطولوين بواسطة الأكسدة بحامض النتريك .
3- انتاج الزيلينات والبنزين وحامض التيرفثاليك :
يتحول الطولوين ال الزيلينات والبنزين وأيضا حامض التيرفثاليك بواسطة عملية التعدل الجزيئ (Disproportionatio ) .
4- انتاج الاستيرين :
يتحول الطولوين أولا الي مادة وسيطة تعرف بالاستلبين وذلك في وجود خليط من أكسيد الرصاص والومينات المغنيسيوم كعامل مساعد . ويتفاعل الاستلبين الناتج مع الاثيلين في وجود أكاسيد الكالسيوم والتنجستن وأيضا السيلكا كعامل مساعد حيث ينتج في النهاية الاستبرين .
5- كلورة الطولوين :
عند كلورة الطولوين ينتج عدة مواد كيميائية تشمل كلوريد البنزين وثلاثى كلوريد الطولوين بالاضافة الي كلوريد البنزال والذى يحلل مائيا منتجا البنزالدهيد .
ثالثا ـــ المواد الناتجة من الزيلينات :
أكسدة الزيلينات :
من المعروف انه يوجد ثلاث أنواع من الزيلينات هى الاورثوزيلين والميتازلين والبارازيلين . وهذه الزيلينات عند تأكسدها تعطى الاحماض المقابلة لها ، فمثلا الاورثوزيلين يتأكسد الي اندريد حامض الفثاليك ، والميتازيلين يعطى حامض الايزوفثاليك . بينما البارازيلين يتأكسد الي حامض التيرفثاليك .
ومن المفيد أن نذكر هنا في هذا الصدد بوجود طريقة أخرى لتحضير أندريد حامض الفثاليك وذلك بأكسدة النفتالين باستخدام خامس أكسيد الفانديوم كعامل مساعد وعند درجة حرارة مرتفعة .



المواد البتروكيماوية النهائية


ذكرنا في الصفحات السابقة المواد البتروكيماوية الأساسية وما ينتج منها من مواد مختلفة سواء أولية أو وسيطة . وفي السطور التالية سوف نستعرض المواد البتروكيماوية النهائية وهي المواد التي تستخدم مباشرة في كافة مجالات حياتنا المعاصرة . ومن هذه المواد نذكر المنظفات الصناعية والبوليمرات والتي منها المواد البلاستيكية والألياف الصناعية والمطاط الصناعى وأيضا البويات والدهانات والمواد اللاصقة وغيرها بالاضافة الي مبيدات الآفات بأنواعها المختلفة والأسمدة النتروجينية المتنوعة .
المنظفات الصناعية : ( Synthetic Detergents )
المنظفات الصناعية هي احدى المواد ذات النشاط السطحى ( Surfactants ) والتى كثر استخدامها بعد الحرب العالمية الثانية كمواد فعالة تستخدم في أغراض التنظيف المختلفة ، ومن المعروف أن الصابون ـــ وهوالملح الصوديومي أو البوتاسيومى للحامض الدهنى ـــ هو أقدم المنظفات والتى استخدمت منذ قديم الزمن . الا انه يوجد بعض العيوب عند استخدام الصابون الامر الذى دفع العلماء الي تحضير المنظفات الصناعية من المشتقات البترولية وذلك لخواصها السطحية العالية وهذه العيوب تشمل :
تكوين أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم للاحماض الدهنية الداخلة في تركيب الصابون على شكل مواد جيلاتينية وذلك عند استعمال الماء العسر مما يؤدى الي الزيادة في استهلاك الصابون .
الصابون يتحلل في المحاليل الحامضية الي أحماض دهنية وبالتالي يفقد خواصه السطحية . ويحدث ذلك خاصة عند استخدامه في عمليات الصباغة والتجهيز .
يحضر الصابون من الزيوت النباتية أو الشحومات الحيوانية والتى يفضل استخدامها في أغراض التغذية .

ï وفي المقابل فان المنظفات الصناعية تتميز عن الصابون على النحو الآتي :
¶ لها قدرة عالية على التنظيف سواء في الماء اليسر أو الماء العسر وذلك لعدم تفاعل هذه المنظفات مع أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة في الماء العسر .
¶ لها القدرة الفائقة على التنظيف عند استخدام تركيزات أقل من المادة الفعالة بالمقارنة بالصابون مما يؤدى الي الاقلال من استهلاك هذه المنظفات .
¶ تستخدم هذه المنظفات عادة عند درجات حرارة أقل من مثيلتها عند استخدام الصابون مما يؤدى الي احتفاظ الملابس بألوانها وعدم تأثر متانة نسيجها .
¶ تتميز هذه المنظفات بالثبات حيث يمكن استخدامها في الوسط المتعادل أو الحامضي أو القلوى خلافا للصابون الذى يتحلل في الوسط الحامضي .

صناعة الصابون :


تعتبر صناعة الصابون من أقدم الصناعات الكيميائية حيث حضر الصابون كما هو معروف منذ قديم الزمن . والتفاعل المستخدم يعرف بعملية التصبن حيث يتفاعل الزيت أو الدهن مع الصودا الكاوية أو البوتاسا الكاوية منتجا الملح الصوديومى أو البوتاسيومى ( الصابون ) مع الجلسرين وذلك وفقا للمعادلة الآتية :
زيت أو دهن + صودا كاوية ï صابون + جلسرين

وتعرف الزيوت أو الدهون باسم الجلسريدات حيث يختلف تركيبها الكيميائي وفقا لنوع الأحماض الدهنية الداخلة في تركيبها . فاذا كانت تحتوى على نوع واحد من الأحماض سميت بالجلسريدات البسيطة بينما تسمى بالجلسريدات المختلطة اذا احتوت على أكثر من نوع واحد من الأحماض . والنوع الأخير هو الأكثر شيوعا في الطبيعة .
وتتوقف الحالة الطبيعية لهذه الجلسريدات في درجات الحرارة العادية ايضا على نوع الحامض الدهنى الداخل في تركيبها ، فاذا احتوت على احماض دهنية مشبعة كانت في الحالة الصلبة حيث تعرف بالدهون .
بينما اذا احتوت في تركيبها على أحماض دهنية غير مشبعة كانت هذه الجلسريدات في الحالة السائلة حيث تعرف بالزيوت .
وحديثا تجرى صناعة الصابون باجراء عملية تحليل مائي أولا للزيوت أو الدهون المستخدمة حيث يفصل الجلسرين من ناتج التحلل وتعادل الأحماض الدهنية الناتجة بواسطة الصودا الكاوية أو كربونات الصوديوم منتجة في النهاية الصابون .
ولاكساب الصابون القوام المناسب يضاف اليه بعض المواد المالئة مثل بودرة التلك وأيضا يضاف اليه بعض الألوان والروائح المناسبة . وتختار أنواع الزيوت أو الدهون المستخدمة في صناعة الصابون وكذلك المواد المالئة وأيضا الألوان والروائح المناسبة وكذلك بعض المطهرات في بعض أنواع الصابون وفقا للاستخدام النهائي للصابون سواء في أغراض الاستحمام وغسل الأيدى أو في أغراض التنظيف المختلفة .

التركيب الكيميائي للمنظفات الصناعية :
يتركب جزيئ المنظف الصناعى من قسمين :
( أ ) جزء محب للماء : ( Hydrophilic Part )
وهى المجموعة المسئولة عن ذوبان المنظف في الماء .
ومن أمثلة هذه المجموعات الاتي :
مجموعة الكربوكسيلات ( COO ــــ ) ومجموعة الكبريتات ( OSO3 ــــ ) ومجموعة السلفونات ( SO3 ــــ ) ومجموعة الاوكسي اثيلين ( ــــ O ــــ CH2 ــــ CH2 ــــ O ــــ CH2 ــــ CH2 ــــ ) .
وخلال اضافة المنظف الصناعى الي الماء فان هذه المجموعات تحاط بجزيئات الماء وبالتالي يذوب المنظف .
( ب ) جزء كاره للماء : ( Hydrophobic Part )
وهذا الجزء لا يذوب في الماء ويمكن الحصول عليه عادة من سلسلة هيدروكربونية لها طول مناسب .
وباختلاف نوع المجموعات السالفة الذكر يمكن الحصول على العديد من المنظفات الصناعية والتى لها خواص سطحية مختلفة وبالتالي يمكن استخدامها في كافة الأغراض المنزلية أو الصناعية أو الزراعية .
أنواع المنظفات الصناعية :
يوجد أربعة أنواع رئيسية من المنظفات الصناعية نوضحها كالاتى :
( أ ) منظفات أنيونية : ( Anionic Detergents )
ويشمل هذا النوع الصابون العادى والذى يحضر بتصبن الزيت أو الدهن بالصودا الكاوية ، كذلك كبريتات الالكيل وهى نوعان . الأولية وتحضر بتفاعل الكحول ذو السلسلة الكربونية الطويلة ( 12 ــــ 18 ذرة كربون ) مع حامض الكبرتيك المركز . والكبريتات الثانوية وتحضر بتفاعل الاليفينات أو الكحول الثانوى مع حامض الكبريتيك المركز . كذلك يوجد سلفونات الالكيل والتى تحضر من البارفينات العادية أو المتفرعة والمحتوية على ( 12 ــ 18 ) ذرة كربون بواسطة التفاعل مع غازى ثانى أكسيد الكبريت والكلور أو تفاعلها مع خليط من ثانى اكسيد الكبريت والاكسوجين . وأخيرا نذكر سلفونات الكيل الاريل ومن أمثلتها سلفونات دوديسيل البنزين وسلفونات ثنائي ايزوبروبيل النفتالين . وهذا النوع من المنظفات ــــ سلفونات الكيل الاريل ــــ يعتبر الأكثر شيوعا بين الأنواع المختلفة لها ، ويتراوح طول السلسلة الكربونية الجانبية بين ( 10 ــــ 15 ) ذرة من ذرات الكربون .
وتعتمد الخواص السطحية لهذا النوع من المنظفات على التركيب الكيميائى للمنظف والذى يشمل نوع الحلقة الاروماتية وطول السلسلة الالكيلية الجانبية ودرجة تفرعها بالاضافة الى نقطة اتصال السلسلة الجانبية او مجموعة السلفونات بالحلقة الاروماتية .
تحضير دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم :
يتم تحضير هذا النوع الهام من المنظفات الايونية باستخدام البروبلين كمادة اولية حيث تتم عملية البلمرة للبروبلين باستعمالحامض الفسفوريك كعامل مساعد حيث يتكون خليط من البوليمرات الاوليفينية ويحضر دوديسيل البنزين بواسطة الكلة البنزين بواسطة بوليمرات البروبلين المحضرة فى وجود كلوريد الالومنيوم اللامائى كعامل مساعد واستخدام درجة حرارة 50 ــ 60 م وتحت الضغط الجوى المعتاد .
وتجرى عملية السلفنة لدوديسيل البنزين الناتج بواسطة حامض الكبريتيك المدخن او بواسطة ثالث اكسيد الكبريت . واخيرا يعادل الحامض السلفونى الناتج بواسطة الصودا الكاوية حيث يتكون دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم وهو المنظف الانبوبى .
والمادة الناتجة من الخطوات السابقة تعرف بالمادة الفعالة وفى المنتج النهائى يضاف مواد مالئة الى المادة الفعالة وبنسب محددة وهذه المواد تزيد من قدرة المنظفات وخواصها السطحية المختلفة .
ومن المفيد ان نذكر هنا ان انتاج المنظفات الايونية بكافة انواعها يبلغ حوالى 48% من الانتاج الكلى للمنظفات .
(ب) منظفات كاتيونية ( (Cationic Detergents:
ومن امثلتها الامينات الاليفاتية ذات السلسلة الكربونية الطويلة (C18 ـــC8) وايضا املاح الالومنيوم الرباعية والتى تحضر بتفاعل الامين الثلاثى مع هاليد الالكيل . والمنظفات الكاتيونية تستخدم بكثرة فى صناعة النسيج وعمليات الصباغة بالاضافة الى استعمالها كمواد مضادة للبكتريا والفطريات . ويمثل انتاج هذا النوع من المنظفات حوالى 12% من الانتاج الكلىمن المنظفات .
(ج) منظفات امفوتيريه (Amphoteric Detergents) :
ويتميز هذا النوع من المنظفات باحتوائه على مجموعة قاعدية مثل مجموعة الامينو واخرى حامضية مثل مجموعة الكربوكسيل او مجموعة الكبريتات فى نفس الجزىء وهذا النوع من المنظفات لها استخدامات محدودة .
كما ان نسبة انتاجها حوالى 8% من المجموع الكلى لانتاج المنظفات .
(د) منظفات غير ايونية (Nonionic Detergents) :
يحضر هذا النوع من المنظفات بتفاعل المركبات المحتوية على هيدروجين نشط مثل الاحماض الدهنية والكحولات الدهنية والكيلات الفينولات والايمينات واميدات الاحماض والمركبتانات مع اكسيد الايثيلين .
وتسمى المواد الناتجة من هذا التفاعل بالايثوكسيلات .
وفى احيان قليلة يتم تحضير المنظفات غير الايونية بتفاعل اى من هذه المواد مع اكسيد البروبلين .
وهذا النوع من المنظفات يتميز بقلة الرغوة كما تعتمد الخواص السطحية لهذه المنظفات على نوع المادة المتفاعلة مع اكسيد الايثيلين بالاضافة الى نسبة اكسيد الايثيلين الداخلة فى تركيب المنظف وتصل نسبة انتاج هذا النوع من المنظفات حوالى 32% من المجموع الكلى لانتاج المنظفات .
انواع المنظفات غير الايونية :
1- منظفات محضرة من الاحماض الدهنية :
الاحماض الهامة المستخدمة فى التحضير هى حامض اللوريك (C12) وحامض البالمتيك (C16) وحامض الاستياريك (C18) واحماض الروزين والاحماض النافثينية
2- منظفات محضرة من الكحولات :
الكحولات المستخدمة فى تحضير هذا النوع من المنظفات تشمل كحول اللوريل (C12) وكحول السيتيل (C16) وكحول الاوليل (C18) وهو كحول غير مشبع , بالاضافة الى كحولات الروزين .
3- منظفات محضرة من الكيلات الفينولات :
تنقسم الفينولات المستخدمة الى فينولات احادية او ثنائية او عديدة الالكيل بينما النواه العطرية الحاملة لمجموعة الهيدروكسيل اما ان تكون حلقة بنزين او حلقة نفتالين او حلقة داى فينيل .وجود عوامل مساعدة حامضية .
وتحضير الكيلات الفينولات المستخدمة عادة بتفاعل الفينول او النافتول مع الاوليفينات او الكحولات فى وجود عوامل مساعدة حامضية .
كما يستخدم ايضا لتحضير هذا النوع من المنظفات الكيلات الكريزولات .
4- منظفات محضرة من الامينات :
هذا النوع من المنظفات له بعض الخواص الكاتيونية والقابلية اتكوين املاح مع الاحماض مثل اليلات الامينات وتعتمد الخواص السطحية لهذا النوع من المنظفات على نوع السلسلة الكربونية للامين الاولى .
5- منظفات محضرة من اميدات الاحماض :
يحضر هذا النوع من المنظفات باستخدام اميدات الاحماض ذات السلسلة الكربونية الطويلة حيث تحتوى على (C18 ــ C10) ذرة من ذرات الكربون . وتستخدم هذه المنظفات غالبا فى مخاليط مع منظفات اخرى سواء منظفات ايونية او غير ايونية .
6- منظفات محضرة من المركبتانات :
المركبتانات المستخدمة فى تحضير هذا النوع من المنظفات ذات سلسلة كربونية متفرعة وتحتوى على (C18 ــ C10) ذرة من ذرات الكربون , وهذا النوع من المنظفات محدود الاستعمال نظرا لرائحة غير المستحبة لها .
*المواد المالئة (Builders or Fillers) :
الانواع المختلفة من المنظفات الصناعية السابق ذكرها يعرف بالمادة الفعالة وفى الغالب يكثر استخدام اكثر من نوع واحد من المنظف الصناعى فى صورة مخاليط تحضر بنسب معينة من عدة انواع مختلفة من المنظفات وذلك لزيادة فاعليتها وكفاءتها وفى المنتج النهائى يضاف مواد مالئة الى المادة الفعالة وبنسب معينة وهذه المواد تزيد من قدرة المنظفات وخواصها السطحية المختلفة والمواد المالئة عبارة عن املاح غير عضوية تضاف الى المادة الفعالة وذلك لاكسابها خواص معينة وفقا لاستخدامات المنظف . ومن امثلتها كبريتات وكربونات الصوديوم وسليكات وفوسفات الصوديوم , كما يستعما ايضا مادة صوديوم كربوكسى ميثيل سليولوز لزيادة كفاءة المنظف لاستعمال ما . واحيانا تضاف بعض المواد العطرية لاكتساب المنظف رائحة مستحبة .
والمنظف المتداول فى الاسواق يكون على هيئة مساحيق فى عبوات مختلفة الاحجام واحيانا يكون على هيئة محاليل مركزة وذلك وفقا للاستخدامات المختلفة وتتراوح نسبة المادة الفعالة فى المنظف الصناعى من 20 ــ 25% .

الخواص السطحية للمنظفات الصناعية :
تعتمد الخواص السطحية للمنظفات الصناعية على التركيب الكيميائي لها . ومن هذه الخواص السطحية نذكر الآتى :
التوتر السطحى وبين السطحى :
عند ذوبان المنظف الصناعى في الماء يحدث انخفاضا في كلا من التوتر السطحى وبين السطحى للماء ومقدار هذا الانخفاض يعتمد على نوع المنظف الصناعى وقد ذكرنا من قبل ان المنظف الصناعى يتركب من جزئين : الاول جزء محب للماء والثانى جزء كاره للماء . وجزيئات المنظف تتجمع عند سطح المحلول الذائبة فيه حيث تتجه الأجزاء المحبة للماء نحو الداخل في المحلول بينما تتجه الأجزاء الأخرى الكارهة للماء نحو الخارج من المحلول . ويقاس عادة التوتر السطحى وبين السطحى بعدة طرق مختلفة وباستخدام أجهزة متنوعة .
نقطة الاقتمام :
هذه الخاصية السطحية خاصة فقط بالمنظفات غير الايونية وتعتمد نقطة الاقتمام على التركيب الكيميائي للمنظف غير الايونى بالاضافة الي تركيز محلول المنظف .
قوة البلل :
تعتمد هذه الخاصية على عدة عوامل نذكر منها : التوتر السطحى ودرجة التركيز لمحلول المنظف ومعامل انتشار محلول المنظف داخل أنسجة الملابس المراد تنظيفها بالاضافة الي درجة النعومة والخشونة لأنسجة المنسوجات أو السطح المراد تنظيفه . ولخاصية البلل أهمية خاصة عنداستخدام المواد ذات النشاط السطحى في صناعات النسيج وعمليات الصباغة . ويوجد عدة طرق مختلفة لقياس قوة البلل .
قوة الرغوة :
تتميز محاليل المنظفات الصناعية بحدوث الرغوة عندما ترج هذه المحاليل ويعتمد حجم وثبات هذه الرغاوى المتكونة على التركيب الكيميائي للمنظف بالاضافة الي نوع المادة المالئة المستخدمة ومن الملاحظ ان المنظفات غير الايونية تتميز برغوة قليلة . وتقاس قوة الرغوة بعدة طرق مختلفة تعتمد على رج محلول المنظف وقياس حجم الرغوة المتكونة .
قوة الاستحلاب :
هذه الخاصية تعتمد على قدرة المنظف على ازالة القاذورات و تحويلها الى مستحلبات يسهل ازالتها من الاقمشة او الاشياء المتسخة اثناء عملية التنظيف و تعتمد قوة الاستحلاب لمنظف ما على التركيب الكيميائى لهذا المنظف .
قوة التنظيف :
هى قدرة المنظف على ازالة القاذورات من المواد المراد تنظيفها و تحويلها الى مستحلبات او مواد عالقة فى محلول المنظف ، و تعتمد هذه القدرة على التركيب الكيمائى للمنظف اضافة الى انواع المواد المائلة المضافة اليه . و تعتمد قوة التنظيف كذلك على عدة عوامل اخرى تشمل نوع القاذورات المراد ازالتها و طبيعة المواد المراد تنظيفها سواء الاقمشة او الاسطح المعدنية و ايضا تركيز محلول المنظف ( سواء في الغسيل اليدوى أو باستخدام الغسالات الكهربائية بمختلف أنواعها ) بالاضافة الي كمية الملابس المراد تنظيفها في حجم معين من محلول التنظيف . وتقاس قوة التنظيف لمنظف ما بعدة طرق مختلفة وباستخدام أجهزة متنوعة .
التحلل البيولوجي للمنظفات الصناعية :
تتحلل المنظفات الصناعية بيولوجيا بواسطة أنواع خاصة من البكتريا تعيش في الأوساط المائية ولها القدرة على تحويل جزيئي المنظف الي مركبات أخرى ليس لها أى نشاط سطحى . وتنقسم المنظفات الصناعية وفقا لتحللها البيولوجي بالبكتيريا الي نوعين .
النوع الأول هو القابل للتحلل البيولوجي (Detergents (Biodegradable ويعرف باسم المنظفات اليسرة ( Soft Detergents )
أما النوع الثانى فهو غير القابل للتحلل البيولوجىNon-Biodegradable) (Detergents حيث تتميز هذه المنظفات بثباتها ومقاومتها للتحلل والتفكك وبالتالي فلها أثار ضارة وخطرة على البيئة التى توجد بها . وهى تعرف باسم المنظفات العسرة (Detergents Hard ) .

ومن المعروف علميا أن المنظفات الصناعية المحتوية على سلاسل كربونية مستقيمة تتحلل بيولوجيا أسرع من المنظفات المحتوية على سلاسل كربونية متفرعة وهذه الخاصية على جانب كبير من الأهمية عندما تستخدم هذه المنظفات بكثرة في الاغراض الصناعية حيث يراد التخلص من الأثار السيئة عن حدوث الرغاوى الناتجة من استعمال المنظفات .
الاستخدمات المختلفة للمواد ذات النشاط السطحى :
قبل الحديث عن الاستخدامات المختلفة للمواد ذات النشاط السطحى نود أن نذكر هنا بأن المنظفات الصناعية والسابق ذكرها هى جزء من مركبات أشمل وأهم وأكثر في تعدد تركيبها الكيميائي وخواصها السطحية المختلفة . وهذه المركبات تعرف بالمواد ذات النشاط السطحى Surfactants ومن هنا فسوف يكون حديثنا بصورة عامة وشاملة عن المواد ذات النشاط السطحى عندما نذكر الاستخدامات المختلفة لها في كافة مجالات الحياة والتى تشمل الاستخدامات المنزلية والصناعية والزراعية وأيضا الطبية والهندسية
والاستخدامات المنزلية للمنظفات الصناعية تشمل تنظيف الملابس والمفروشات وادوات المطبخ والارضيات والحمامات والاسطح الزجاجية والمعدنية وغيرها .
ونود ان نذكر في هذا الصدد ان اختيار المنظف الصناعى المناسب وكذلك المواد المالئة الداخلة في تركيبه يعتمد بصفة خاصة على نوع المواد المراد تنظيفها ، فمثلا المنظفات المستخدمة في تنظيف الملابس تختلف في تركيبها وايضا المواد المالئة بها عن المنظفات المستخدمة في تنظيف الأرضيات والحمامات . وكذلك تختلف المنظفات والمواد المالئة المستخدمة في تنظيف الملابس المصنوعة من ألياف طبيعية مثل القطن والصوف والحرير عن المنظف المستخدم في تنظيف الملابس المصنوعة من الألياف الصناعية المختلفة .
أما الاستخدامات الصناعية للمواد ذات النشاط السطحى فتشمل استخدامها في صناعات النسيج وعمليات الصباغة . كذلك فانها تدخل في صناعة أدوات التجميل والشامبوهات ومزيلات الروائح وبعض المستحضرات الطبية مثل الكريمات المختلفة ومعاجين الأسنان .
وتستخدم المواد ذات النشاط السطحى في دباغة وصباغة الجلود والفراء . كما تستخدم كذلك في الصناعات التعدينية خلال عمليات تركيز الخامات وتخلصها من الشوائب. ومن الاستخدامات الهامة للمواد ذات النشاط السطحى نذكر أيضا استخدامها في صناعات المواد البلاستيكية والمطاط الصناعى .
وتستخدم كذلك هذه المواد في عمليات استخراج البترول من باطن الأرض . وأيضا في فصل المياه المختلطة به قبل عمليات التكرير . كما تدخل أيضا هذه المواد في صناعة مواد اطفاء الحريق . ونذكر كذلك استخدام أنواع معينة من هذه المواد في بعض الصناعات الغذائية مثل تحضير المارجرين وفي صناعة الخبز والحلويات والأيس كريم
والاستخدامات الزراعية للمواد ذات النشاط السطحى تشمل اضافة هذه المواد الي المبيدات الحشرية والفطرية والعشبية وذلك لزيادة فعاليتها في مقاومة الآفات الزراعية كما نذكر أيضا في هذا الصدد أن بعض أنواع المواد ذات النشاط السطحى لها أيضا نشاط بيولوجي مثل المواد الكاتيونية حيث يمكن استخدامها بمفردها في مقاومة بعض أنواع الآفات كما نضيف كذلك ان بعض أنواع المواد ذات النشاط السطحى تستخدم كاضافات في علف الدواجن حيث تزيد من سرعة نموها وزيادة وزنها .
وأخيرا نذكر الاستخدامات الهندسية لهذه المواد حيث تشمل اضافتها الي خلطات الخرسانة المسلحة وخاصة المستخدمة في تشييد الانفاق وقواعد الكبارى المشيدة تحت الماء حيث تزيد من الخواص الميكانيكية للأسمنت ، وكذلك تستخدم هذه المواد في خلطات الأسفلت المستخدمة في رصف الطرق لزيادة فعاليتها ومقاومتها لكافة الاحمال وبالتالي زيادة العمر الافتراضي لها .
البوليمرات : ( Polymers )
البوليمرات أو المواد ذات الوزن الجزيئي العالي هي مركبات كيميائية تستخدم في تحضير البلاستيك والألياف الصناعية والمطاط الصناعى والدهانات والورنيشات والمواد اللاصقة وغيرها من المواد والتى كثر استخدامها في حياتنا المعاصرة وعلى نطاق واسع في كافة المجالات المنزلية والطبية والهندسية وأيضا المجالات الصناعية والزراعية .
وتنقسم البوليمرات الي ثلاثة أقسام رئيسية وذلك وفقا للتركيب الكيميائي للسلسلة الرئيسية في جزيئ البوليمر كالآتى :
المركبات ذات السلسلة الكربونية المتجانسة :
السلسلة الرئيسية في هذا النوع من المركبات تتكون من ذرات الكربون فقط . ومن أمثلتها البولي أوليفينات والبولي دايينات . والهيدروجين في هذه المركبات يمكن استبداله بالمجموعات : CL ــــ ، OH ــــ ، NH2 ــــ ، CN ــــ ، ..... إلخ
المركبات ذات السلسلة الكربونية غير المتجانسة :
السلسلة الرئيسية في هذه المركبات تحتوى على ذرات الاكسوجين أو النتروجين أو الكبريت بالاضافة الي ذرات الكربون ، ويشمل هذا النوع من المركبات البولي استر والبولي اميد والبولي يوريتان وبوليمرات الايبوكسي .
المركبات ذات السلسلة الكربونية المحتوية على العناصر الفلزية وغير الفلزية : تحتوى السلسلة الرئيسية في هذه المركبات على عناصر السليكون أو الومنيوم أو التيتانيوم أو النيكل . ومن أمثلتها بوليمرات السليكون .

طرق انتاج البوليمرات :
تستخدم طريقتين رئيسيتين لانتاج البوليمرات كالآتى :
( أ ) بلمرة المركبات غير المشبعة : ( Polymerization )
في هذه الطريقة ينتج المركبات ذات الوزن الجزيئي المرتفع وذلك باتحاد جزئيات عديدة من المادة الأولية
( Monomer ) دون تكوين أية مواد جانبية أخرى . ومن أمثلة ذلك بلمرة الأوليفينات بواسطة التسخين أو بواسطة الأحماض المعدنية مثل حامض الكبريتيك أو الفوسفوريك أو بواسطة الأملاح مثل كلوريد الالومنيوم أو ثلاثي فلوريد البورون أو البير اكسيدات أو السليكات .
ويستخدم هذا النوع من البلمرة في تحضير البلاستيك مثل البولي ايثلين والبولي بروبلين وأيضا في تحضير المطاط الصناعى والألياف الصناعية :
n (ــــ CH2 ــــ N CH2 = CH2 ð(- CH2
بولي ايثلين ايثلين
N CH3–CH=CH2 ð(-CHCH3 – CH2 -) n
بولي بروبلين بروبلين

( ب ) تكثيف المركبات المحتوية على مجموعة أو أكثر من المجموعات النشيطة : (Polycondensation )
في هذه الطريقة يكون تكوين البوليمر مصحوبا في نفس الوقت بتكوين مواد لها وزن جزيئي منخفض مثل الماء أو الكحول أو الامونيا أو كلوريد الهيدروجين .
والمواد الأولية الداخلة في التفاعل تحتوى على مجموعات نشطة مثل مجموعة الهيدروكسيل أو مجموعة الامين .. الخ .
وقد تكون جزيئات هذه المواد من نفس النوع . وفي هذه الحالة يطلق على التفاعل ( Homopolycondensation ) أ تتكون جزيئاتها من مواد مختلفة حيث يطلق على التفاعل ( Heteropolycondensation )
ويستخدم في هذه الطريقة عوامل مساعدة مثل الأحماض المعدنية أو الاملاح أو أكاسيد الفلزات .
أولا : انتاج البوليمرات ذات السلسلة الكربونية المتجانسة :
يوجد عدة أنواع مختلفة من هذه البوليمرات نوجزها فيما يلي :
البولي ايثلين : ( Polyethylene )
يعتبر البولي ايثلين من أهم البوليمرات المستخدمة في عدة مجالات ( وقد سبق الكلام عن هذه الاستخدامات في موضع أخر من هذا الكتاب ) . ويحضر ببلمرة الايثلين باستعمال ضغوط مختلفة يتوقف مقدارها على الاستخدامات النهائية للبوليمر N CH2 = CH2 ð(- CH2 – CH2 -) n .
البولي بروبلين : ( Polypropylene )
ويحضر ببلمرة البروبلين عند درجة حرارة 65 ـــ 70 ُ م وتحت ضغط 10 ـــ 12 جوى .
N CH3 – CH = CH2 ð(-CHCH3 –CH2-) n
البولي استيرين : ( Polystyrene )
ويجرى هذا التفاعل عند درجة حرارة 80 ُ م وفي جو من النتروجين ، كما
يستخدم ثلاثى ايثيل الالومنيوم وكلوريد التيتانيوم كعامل مساعد في هذه العملية :

- (CH – CH) n o CH = CH 2 ð - o N
البولي فينيل كلوريد : ( PolyvinylChloride )
يتم انتاجه عند درجة حرارة تتراوح بين 30 ــــ 60 ° م وتحت ضغط 5 ـــ 7 جوى . وبزيادة درجة الحرارة يقل الوزن الجزيئي للبوليمر الناتج . N CH2 = CH – CL ð(- CH2 – CHCL -) n
البولي اكريلونتريل : ( Polyacrylonitrile )
وتجرى عملية الانتاج في جو من النتروجين ويتراوح الوزن الجزيئى للبوليمر الناتج بين ( 35000 ــــ 70000 ) ، كما يمكن استخدام فلز الصوديوم أو أشعة جاما لاجراء هذا التفاعل :
N CH2 = CH – CN ð (- CH2 – CHCN -) n
البولي ميثيل ميث اكريلات : ( Polymethyl Methacrylate )
تجرى عملية البلمرة عند درجة حرارة تتراوح بين 50 ــــ 100 °م . وعند انخفاض درجة الحرارة تقل سرعة التفاعل بينما يزداد الوزن الجزيئي للبوليمر الناتج .
CH3 CH3
NCH3 = C – COOCH3 ð(- CH2 –C -) n
COOCH3
البولى تترا فلوروايثيلين : (Polytetra Fluoroethylene)
يحضر ببلمرة تترافلور ايثيلين حيث تجرى عملية البلمرة عند درجة حرارة 60 م وتحت ضغط 50 جوى
N CF2=CF2 ð(CF2__ CF2) n
(ب) انتاج البوليمرات ذات السلسلة الكربونية غير المتجانسة :
يوجد انواع مختلفة من هذه البوليمرات نذكر بعضها فيما يلى :
البولى اميد : (Polyamides)
البولى اميد عبارة عن مركبات لها وزن جزيئى مرتفع وتحتوى على المجموعة (ــــCOــــNHــــ) فى السلسلة الرئيسية . وتشمل هذه المجموعة البولى هكساميثلين اديباميد ويعرف بالنايلون 66 حيث يحضر بتكثيف الهكساميثلين داى امين مع حامض الادبيك . وايضا البولى كابرومايد ويعرف بالنايلون 6 حيث يحضر ببلمرة الكابرولاكتم .
البولى استر : (Polyesters)
ومن امثلة هذه المواد نذكر مادة البولى ايثيلين تيرفثالات والتى تحضر بتفاعل الداى ميثيل استر حامض التيرفثاليك مع الايثيلين جليكول . وتجرى عملية الاسترة عند درجة حرارة 195م وفى وجود كحولات الصوديوم او اكسيد الليثيوم او خلات الزك كعامل مساعد حيث ينفصل الكحول المثيلى اثناء التفاعل .
راتنجات الفينول ــ فورمالدهيد : (Phenol – Formaldehyde Resins)
يعتبر هذا النوع من الراتنجات اكثر الراتنجات شيوعا وانتاجا حيث تستخدم على نطاق واسع فى الصناعة وذلك لما لها من خواص مثل قوة الاحتمال العالية ومقاومتها للمواد الكيميائية .
يتفاعل الفينول مع الفورمالدهيد معطيا نواتج وفقا لظروف التفاعل ونوع الوسط سواء حامضيا او قلويا , وهذه الراتنجات تذوب فى المذيبات العضوية وتستخدم فى صناعة الدهانات والورنيشات .
بوليمرات الايبوكسى : (Epoxy Polymers)
يحضر هذا النوع من البوليمرات بتكثيف الداى فينولول بروبان مع الايبى كلوروهيدرين , ويجرى التفاعل عند درجة حرارة 60 ــ 70 م وفى وجود قلوى لمعادلة كلوريد الهيدروجين الناتج من التفاعل حيث يضاف تدريجيا لحفظ التفاعل متعادل ولمنع حدوث التفاعلات الجانبية مثل التحليل المائى للايبى كلوروهيدرين , ويستخدم هذا النوع من الراتنجات فى صناعة البويات والورنيشات والمواد اللاصقة
البولى يوريثان : (Polyurethanes)
يحضر البولى يوريثان بتفاعل الداى ايزوسيانات مع الديولات . ومن امثلة المواد الاولية المستخدمة مواد البيوتان ديول والهكسا ميثلين داى ايزوسيانات . ويستخدم هذا النوع من البوليمرات فى صناعة الالياف الصناعية وفى صناعة المواد اللاصقة .
البولى فورمالدهيد : (Polyformaldehyde)
يوجد انواع عديدة من هذا النوع من البوليمرات . ولكن اهنها من الوجهة الصناعية هو البولى اوكسى مثياينات .
ثالثا : انتاج البوليمرات ذات السلسلة الكربونية المحتوية على العناصر الفلزية وغير الفلزية :
اهم انواع هذه البوليمرات هى بوليمرات السيليكونات (Silicones) حيث تتميز بمقاومتها العالية للحرارة وللتغيرات الجوية المختلفة لذلك فهى تستخدم فى تحضير البلاستيك والمطاط الصناعى واللاكيهات المقاومين للحرارة بالاضافة الى المواد العازلة للكهرباء .
والسلسلة الرئيسية للسيليكونات تتكون من وحدات بنائية مختلفة ولكن اهمها هى وحدات البولى سيلوكسان (Polysiloxane) .
ورابطة السيلوكسان فوية جدا . كما تتميز بطول جزيئاتها . وايضا تتحسن خواص البوليمر بازدياد طول السلسلة له .
مبيدات الافات : (Pesticides)
مقدمة :
تعتبر مبيدات الافات احدى المواد البتروكيماوية الهامة ذات الاستخدامات المتعددة فى مجالات مختلفة تشمل المجالات الصحية والطبية والزراعية وغيرها من المجالات , فمثلا فى المجال الزراعى تسبب الافات التى تهجام المحاصيل الزراعية واشجار الفاكهة والخضروات فى الكثير من الاضرار للمزارعين اصحاب هذه المزروعات . وبالتالى تحدث خسائر فادحة لاقتصاد البلاد ككل بسبب هذه الافات .
ولم يقف العلم والعلماء مكتوفى الايدى اما هذه الاضرار والخسائر الناتجة عن هذه الافات حيث عكف العلماء فى معاملهم وحضروا العديد من المركبات الكيميائية ذات الاثر الفعال فى مقاومة هذه الافات والقضاء عليها .
ويوجد عدة طرق لتقسيم مبيدات الافات اهمها تصنيفها الى مبيدات حشرية (Insecticides) ومبيدات فطرية (Fungicides) ومبيدات بكتيرية (Bactericides) ومبيدات عشبية (Herbicides) ومبيدات القوارض (Rodenticides) .
المبيدات الحشرية :
استعملت المبيدات الحشرية من قديم الزمان لمقاومة الحشرات الضارة سواء للانسان او الحيوان او النبات واشهر هذه المبيدات هى مركبات الزرنيخ .
والمبيدات الحشرية تنقسم بدورها الى مبيدات غير عضوية وعضوية واخرى طبيعية تستخرج من اجزاء بعض النباتات .
وتشمل المبيدات غير العضوية مركبات زرنيخات الرصاص وزرنيخات الكالسيوم ومركبات الفلوريدات بالاضافة الى عنصر الكبريت وايضا مركباته .
ونذكر هنا فى هذا الصدد بعض مبيدات الحشرات الغازية ومن امثلتها غاز ثانى اكسيد الكبريت وغاز سيانيد الهيروجين حيث تستخدم غالبا فى عمليات التبخير لمقاومة الحشرات . ويجب الحرص الشديد من استخدام غاز سيانيد الهيدروجين لشدة سميته لكل من الانسان والحيوان .
اما المبيدات الحشرية العضوية فقد كثر استخدامها خاصة بعد الحرب العالمية الثانية حيث حضرت منها انواع عديدة تختلف كثيرا فى تركيبها الكيميائى وبالتالى فى درجة مقاومتها للحشرات الضارة .
ومن اشهر المبيدات الحشرية المعروفة مادة د.د.ت (D.D.T) . وبالرغم من تحضير هذه المادة الكيميائية لاول مرة فى المانيا فى الربع الاخير من القرن التاسع عشر الا ان خواصها المقاومة للحشرات لم تكتشف الا فى الثلث الاول من القرن العشرين . وهذه المادة استخدمت على نطاق واسع فى كافة بلدان العالم فى مقاومة الكثير من الافات الضارة . ولكن فى الاونة الاخيرة بطل استخدام هذه المادة فى بعض البلدان فى مقاومة الافات وذلك لما لها من اثار ضارة ومدمرة على كافة عناصر البيئة الطبيعية وبالتالى الاضرار بالانسان والحيوان والنبات .
وهناك مركب اخر معروف هو سادس كلوريد البزين والمعروف تجاريا باسم الجامكسان وقد حضر فى انجلترا فى الربع الاول من القرن التاسع عشر الا ان خواصه المقاومة للحشرات لم تعرف الا فى خلال الحرب العالمية الثانية .
وهناك انواع اخرى من المبيدات الحشرية العضوية نذكر منها مبيد الكلوردان ومبيد التوكسافين والذى له قوة فعالة فى مقاومة افات نبات القطن ونذكر ايضا مبيد الباراثيون وهو مبيد فعال فى مقاومة العديد من الحشرات ويمتاز بامكانية استخدامه فى محاليل قليلة التركيز .
واخيرا ونحن بصدد الكلام عن المبيدات الحشرية العضوية فاننا نقول بان جهود العلماء والباحثين فى معاملهم مازالت مستمرة لتحضير العديد من هذه المبيدات والتى تختلف كثيرا فى تركيبها الكيميائى , وبالتالى تتنوع خواصها البيولوجية فى مقاومة كافة انواع الحشرات الضارة لكل من الانسان والحيوان والنبات .
والان نتكلم عن المبيدات الحشرية الطبيعية وهى مبيدات تشتق من اجزاء بعض النباتات حيث لها الفاعلية فى مقاومة انواع عديدة من الحشرات ومن امثلتها نذكر مبيد الاليثرين والذى اكتشف فى الولايات المتحدة الامريكية فى نهاية الاربعينات من القرن العشرين . وايضا مبيد الروتينون وهو مبيد حشرى ذو فاعلية كبيرة فى مقاومة العديد من الحشرات . ونضيف كذلك مبيد البيريثرم ويستخرج من زهور انواع معينة من النباتات تنمو بكثرة فى بعض البلدان مثل كينيا واليابان والبرازيل ويمتاز هذا المبيد بانه شديد الفاعلية فى مقاومة الحشرات وخاصة الذباب وليس له اية اثار سمية على الانسان والحيوان .
المبيدات الفطرية :
من المعروف ان الفطريات هى احدى الكائنات الحية الدقيقة والتى تصيب كافة الكائنات من انسان وحيوان ونبات . وفى اواخر القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين استخدم الكبريت العنصرى وبعض مركبات الفلزات الثقيلة مثل النحاس والزئبق كمبيدات فطرية غير عضوية فعالة . وتعتبر مركبات الزئبق العضوية من اولى مبيدات الفطريات العضوية والتى استخدمت فى مقاومة العديد من الفطريات الزراعية وخاصة التى تصيب البذور والحبوب .
ومبيدات الفطريات العضوية متعددة الانواع حيث تتباين كثيرا فى تركيبها الكيميائى وبالتالى فى خواصها البيولوجية المقاومة للفطريات . ومن اشهرها مركبات الداى ثيوكربامات ومشتقات الكينون والفينولات المكلورة .
ويعتبر الفورمالين وهو محلول الفورمالدهيد فى الماء بنسبة 40% من مبيدات الفطريات الفعالة فى مقاومة الفطريات والتى تصيب البذور والتربة والصوبات الزراعية .
وتعتبر كذلك الفينولات وخاصة الكريزولات من مبيدات الفطريات والتى تستخدم بكثرة فى مقاومة العديد من الفطريات الضارة وخاصة التى تصيب النباتات اضافة الى انها تمتاز برخص اسعارها .
واخيرا يجدر بنا ان نذكر انه منذ الحرب العالمية الثانية والى وقتنا الحاضر حضر العديد من مبيدات الفطريات العضوية ذات الفاعلية الكبيرة فى مقاومة الفطريات حيث تتنوع وتختلف فى تركيبها الكيميائى وما تحتويه من عناصر وبالتالى تختلف فى خواصها البيولوجية فى مقاومة كافة الانواع المختلفة من الفطريات .
المبيدات البكتيرية:
البكتريا الضارة كائنات حية دقيقة الحجم حيث تصيب الانسان والحيوان بالكثير من الامراض الخطرة التى تؤدى الى الهلاك والفناء ومنذ منتصف القرن التاسع عشر استخدام الفينول كمادة فعالة للقضاء على البكتريا الضارة وايضا مشتقات الفينول مثل الكريزولات استخدمت بنجاح فى القضاء على الكثير من انواع البكتريا المختلفة .
وهناك محلول صبغة اليود وهو احد المطهرات الشهيرة والتى مازالت تستخدم وخاصة فى الاستعمالات المنزلية .
ونذكر فى هذا الصدد مركبات السلفا واشهرها مركز السلفا نيلاميد وايضا بعض مشتقاته مثل مركبات السلفا ثيازول والسلفاجو انيدين والسلفا بيريدين وغيرها . وهذه المركبات ذات فاعلية كبيرة فى مقاومة العديد من الامراض التى تصيب كلا من الانسان والحيوان .
ومن المبيدات البكتيرية الهامة نضيف كذلك المركبات الكاتيونية ذات النشاط السطحى والتى تعرف بمركبات الامونيوم الرباعية ومن امثلتها مركب سيتيل بيريدينيوم كلوريد .
ومما هو جدير بالذكر ان هناك بعض مركبات العناصر الفلزية ولاتى استخدمت منذ القدم فى مقاومة الكثير من البكتريا الضارة والتى تصيب الانسان وتسبب له الكثير من الامراض ومن هذه المركبات نذكر مركبات الزئبق والفضة والزرنيخ .
وفى هذا الصدد نذكر المجموعة الشهيرة من المضادات الحيوية واشهرها البنسلين ومنه اشتق الكثير من هذه المضادات الحيوية والتى كانت وبحق البلسم الشافى للبشرية فى القضاء على العديد من الامراض الفتاكة والتى ادت بحياة الكثير من البشر وايضا الحيوان .
واليوم فهناك العديد من هذه المضادات الحيوية حيث تتنوع فى طرق تحضيرها سواء الكيميائية منها او البيولوجية وايضا فى تركيبها الكيميائى وبالتالى فى مقاومتها لمختلف انواع الامراض .
واخيرا وفى وقتنا الحاضر فقد حضر العديد من المبيدات البكتيرية العضوية والمختلفة فى تركيبها الكيميائى وقوة فاعليتها البيولوجية والمقاومة للعديد من انواع البكتريا المختلفة .
المبيدات العشبية :
تتسبب الحشائش والاعشاب فى احداث خسائر كبيرة فى الانتاج الزراعى . وفى البداية استخدمت مركبات غير عضوية مثل مركبات كلورات الصوديوم وزرنيخات الصوديوم وسلفامات الامونيوم وبعض مركبات البورات فى مقاومة هذه الاعشاب .
وفى خلال الاربعينات من القرن العشرين نجح العلماء فى تحضير مبيدات عشبية عضوية ذات تركيب هورمونى ولها فاعلية كبيرة ومن اهمها مبيد يرمز له (D ـــ 2.4) واخر يرمز له (T ــ 4.5 ; 2) وهذان المبيدان يتم تحضيرهما باستخدام الفينول والبنزين وحامض الخليك كمواد اولية . ومما هو جدير بالذكر ان المركبين السابق ذكرهما يمكن استخدامهما كمبيدات عشبية او كمنظفات نمو للنباتات وذلك وفقا لتركيزاتهما المستخدمة .
وفى النهاية نذكر بان هناك العديد من المبيدات العشبية العضوية حيث تختلف كثيرا فى تركيبها الكيميائى وخواصها البيولوجية .
مبيدات القوارض :
من المعروف ان القوارض مثل الفيران وغيرها تتسبب فى الحاق الاضرار للانسان حيث يصاب ببعض الامراض الخطرة . وكذلك تتسبب هذه القوارض فى الحاق اضرار كبيرة بالتهامها للمحاصيل الزراعية وبالتالى حدوث خسائر مادية للمزارعين .
ولمقاومة هذه الافات استخدمت فى البداية مركبات مثل سلفات الثاليوم وفوسفيد الزنك ومركب الاستريكتين . وهى مازالت تستخدم وبفاعلية الى وقتنا الحاضر .
وهناك ايضا الكثير من المركبات العضوية نذكر منها مركب وارفارين وهو احد مشتقات الكورمارين .
ومركب (ANTU) وهو الفانافتيل ثيويوريا . ومركب (1080) وهو فلورو اسيتات الصوديوم . وهذا المركب من المركبات الخطرة وهو قاتل للقوارض وايضا للانسان ولذلك فيجب الحرص والانتباه الشديدين عند استخدامه .
و فى نهاية كلامنا عن مبيدات الافات بمختلف انواعها يجب ان نذكر ان هذه المركبات سلاح ذو حدين فنحن نستخدمها فى مقاومة العديد من الافات و التى تصيبنا بالكثير من الامراض و ايضا تتسبب فى الاضرار الشديدة للكثير من المزروعات
و لكن نتيجة للاستخدامات المتزايدة لهذه المبيدات فى وقتنا الحاضر فى كافة بلدان العالم ان حدث خلل رهيب و خطير فى التوازن البيئى حيث تلوثت كافة العناصر الطبيعية من هواء و تربة و مياه ، الامر الذى اصاب كافة الكائنات الحية من انسان و حيوان و نبات و ايضا الجماد بالكثير من الاضرار حيث تفشت الامراض الخطيرة و القاتلة كالاورام و التى اصابت كافة اجزاء جسم الانسان .
فالملاحظ ان المزارعين يستخدمون الكثير من هذه المبيدات و بكميات زائدة حيث تمكث الزيادة منها بالتربة الزراعية لعدة سنوات الامر الذى يلوث كافة المنتجات الزراعية بهذه المبيدات كذلك تصل هذه المبيدات الى الانسان عند تناوله لكلا من المنتجات الزراعية و ايضا لحوم الحيوانات و البانها الملوثة و ذلك فى سلسلة طويلة تعرف بسلسلة الغذاء ( Food Chain ) حيث يصاب فى النهاية بالامراض القاتلة
و نضيف كذلك بان هذه المبيدات قد أدت الى القضاء على الطيور المفيدة و التى تتغذى على ديدان الأرض مثل طيور الهدهد و أبو قردان .
اضافة الى القضاء على الكثير من نحل العسل الذى ينتج لنا عسل النحل و هو من الأغذية المفيدة للانسان .
و لا ننسى أيضا بأن الاستخدام المكثف لهذه المبيدات و تسربها داخل التربة الزراعية يلوث المياه السطحية و الجوفية . كذلك فان هذه المبيدات تلوث المجارى المائية العذبة من أنهار و بحيرات و القريبة من المزروعات المعالجة بهذه المبيدات و بالتالى الأضرار بكافة الكائنات الحية المائية بها مثل الأسماك و غيرها . و نذكر ما يتبع ذلك من أثار خطيرة لكلا من الانسان و الحيوان عند استخدامه لهذه المياه الملوثة بهذه المبيدات او تناول الانسان لتلك الأسماك الملوثة .
لذلك و للأسباب السابق ذكرها فقد وضعت كافة الدول القوانين و التشريعات لحماية الانسان و الحيوان و النبات من هذه المبيدات اضافة الى المحاولات الجادة من الباحثين و العلماء لتقليل الاعتماد على استخدام هذه المبيدات ، فقد تمكن علماء البيولوجيا من استخدام المواد الجاذبة للجنس التى تطلقها اناث الحشرات حيث تجذب ذكور هذه الحشرات من كل مكان و بالتالى يمكن تجميع هذه الذكور فى مكان واحد و محدد والقضاء عليها بمبيد حشرى مناسب دفعة واحدة . و أوضح ان هذه الطريقة تقلل من أخطار هذه المبيدات بالاضافة الى ان المواد الجاذبة للجنس لأحد الأنواع يجذب فقط ذكور هذا النوع بينما لا يتأثر به ذكور الحشرات الأخرى أى انها مواد نوعية فى تأثيرها (Specific ) و بالتالى يمكن القضاء على نوع ما مطلوب من الحشرات الضارة دون المساس بحشرات اخرى قد تكون نافعة للانسان .
ولا يسعنا هنا ان نذكر فى هذا الصدد الاتجاه العالمى الحديث للبحوث الخاصة بمقاومة الآفات حيث اتجه العلماء مؤخرا الى ما يعرف بالمقاومة البيولوجية للأفات حيث يستخدم عدة أنواع مختلفة من البكتيريا و الفطريات و الفيروسات و بعض الكائنات الأولية التى يمكنها من الاعاشة على الحشرات الضارة و ابادتها .
كذلك الاستفادة بالتطبيقات الحديثة لعلم الهندسة الوراثية (Genetic Engineering ) . و نتيجة لذلك فان معركة الانسان الأزلية ضد الآفات الضارة بكافة انواعها ستكون فى صالحه مع الاقلال بطريقة فعالة من استخدام مبيدات الآفات الضارة لكل الكائنات الحية من انسان و حيوان و نبات .


 

 صمم بواسطة

    ا / احمد فرغلى عباس               ahmed4talx@yahoo.com

المدرس بمدرسة الورديان الفنية المتقدمة


  الحقوق محفوظة @ موقع المدرسة الفنية المتقدمة elwats.4t.com

2006/2006