استون چیست؟ آشنایی با روش ساخت آن و کاربردهایش

استون، یکی از اسامی شناخته‌شده و رایج در زندگی روزمره است که اغلب به عنوان پاک‌کننده لاک ناخن می‌شناسیم؛ اما چه اتفاقی می‌افتد وقتی به زمینه علمی این ماده نگاهی بیندازیم؟

استون با نام علمی پروپانون از نمایندگان مهم خانواده کتون‌ها به عنوان یک مایع بی‌رنگ شناخته می‌شود. از جذابیت‌های استون، حلالیت بالای آن است. این ماده به عنوان یک حلال برای ترکیبات آلی؛ به ویژه اتانول، بنزن و اتر، بسیار مفید است. این حلالیت ناشی از ویژگی‌های خاصیت قطبیت و حلالیت در آب است. علاوه بر این، شاید شگفت‌زده‌کننده باشد که بدانید پروپانون در بدن انسان و به ویژه در خون و ادرار انسان وجود دارد. این ماده در افراد مبتلا به دیابت به مقدار بیشتری یافت می‌شود.

در ادامه این مطلب از مهر آسا شیمی قصد داریم به تفصیل به خصوصیات شیمیایی و کاربردهای پروپانون در علم و صنعت پرداخته و نقش بسیار مهم این ترکیب را در جوانب مختلف زندگی مورد بررسی قرار دهیم. همچنین، توضیح خواهیم داد که چرا استن به عنوان یکی از ترکیبات معروف جهان در صنایع مختلف بهره‌برداری می‌شود.

استون چیست؟

استون، یک ترکیب شیمیایی آلی است که با نام علمی Acetone شناخته می‌شود. فرمول شیمیایی استون به صورت CO(CH3)2 است. این ماده یک مایع بی‌رنگ و بسیار قابل اشتعال با بوی تندی است. پروپانون به عنوان یک حلال آلی شناخته می‌شود، به این معنی که می‌تواند مواد دیگر را تجزیه یا حل کند. این ویژگی حلالیت پروپانون، آن را در صنایع مختلف مفید می‌سازد.

پروپانون دارای ساختار گروه کتونی (-C=O) در مولکول خود است و از خانواده کتون‌ها به حساب می‌آید. این ترکیب معمولا به سرعت در هوا تبخیر می‌شود و برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فردی دارد که آن را به یکی از مواد اساسی در علم و صنعت تبدیل کرده است. به عبارت دیگر، استون به عنوان یک ماده کلیدی مهم در مختلف صنایع از جمله داروسازی، پلاستیک‌سازی، تولید رنگ و رزین، و صنایع الکلی به عنوان یک ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش تولید استون

برای تولید استون از روش‌های مختلفی می‌توان استفاده کرد، که هریک به نحوه خاص خود این ترکیب مهم را تولید می‌کنند. در ادامه به توضیح سه روش اصلی برای تولید پروپانون می‌پردازیم:

روش واکر-هوخست

در این روش، پروپن به وسیله اکسیژن هوا و کاتالیزور PdCl2 در دماهای بین 110 تا 120 درجه سانتی‌گراد و فشار 10 تا 14 بار به واکنش داده می‌شود. این واکنش به تولید پروپانون ختم می‌شود. دو نوع روش برای این فرآیند وجود دارد: روش یک مرحله‌ای که در آن پروپن و اکسیژن به طور همزمان با کاتالیزور وارد واکنش می‌شوند و روش دو مرحله‌ای که در آن ابتدا پروپن با کاتالیزور وارد واکنش شده و سپس با اکسیژن وارد می‌شود. معمولا از روش دو مرحله‌ای به دلیل اقتصادی بودن بیشتر استفاده می‌شود.

روش واکر

در این روش، استون از اکسیداسیون ایزوپروپیل الکل با کاتالیزگرهایی مانند نقره یا مس در دماهای بین 400 تا 600 درجه سانتی‌گراد تولید می‌شود. این واکنش می‌تواند با حضور کاتالیزگر اکسید روی نیز در دماهای بین 300 تا 400 درجه سانتی‌گراد اجرا شود.

فرآیند هوک

در این فرآیند، تولید استون به عنوان محصول جانبی اتفاق می‌افتد. از پروپیلن به صورت غیرمستقیم برای تولید پروپانون استفاده می‌شود. پروپیلن با بنزن واکنش داده و کیومن (Cumene) تولید می‌شود. سپس کیومن تولید شده به وسیله اکسیژن هوا اسید شده و پروپانون و فنول تولید می‌شوند.

انواع استون

استون یک ترکیب شیمیایی است که به عنوان یکی از ساده‌ترین کتون‌ها شناخته می‌شود. این ماده در دو نوع اصلی به بازار عرضه می‌شود: آزمایشگاهی و صنعتی، که هر کدام کاربردها و مشخصات خاص خود را دارند.

استون آزمایشگاهی

این نوع از استون برای استفاده‌های دقیق و حساس در آزمایشگاه‌ها طراحی شده است. معمولاً با درجه خلوص بالا و در ظروف شیشه‌ای قهوه‌ای رنگ برای محافظت در برابر نور و تجزیه فراهم می‌شود. حجم‌های موجود این نوع استون عبارتند از 0.5 لیتر، 1 لیتر، 2.5 لیتر و 5 لیتر که برای مصارف مختلف آزمایشگاهی به کار می‌روند. رنگ قهوه‌ای ظروف به حفظ خلوص ماده کمک می‌کند تا از واکنش‌های ناخواسته جلوگیری شود.

استون صنعتی

استون صنعتی برای کاربردهای گسترده‌تر و در مقیاس‌های بزرگ‌تر طراحی شده است. این نوع با خلوص حدود 99% در بشکه‌های 175 کیلوگرمی عرضه می‌شود. استفاده از استون صنعتی در تولید مواد پلاستیکی، حلال‌ها و سایر کاربردهای تولیدی متداول است. خلوص بالای این نوع از استون آن را برای فرآیندهای صنعتی که نیاز به ماده‌ای با درجه خلوص بالا دارند، ایده‌آل می‌سازد.

استون به دلیل قابلیت تبخیر بالا، حلالیت خوب در آب و سایر حلال‌ها و ویژگی‌های شیمیایی منحصر به فردش، در طیف وسیعی از کاربردهای آزمایشگاهی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. انتخاب نوع استون (آزمایشگاهی یا صنعتی) بستگی به نیازهای خاص کاربردی دارد.

ویژگی‌های استون

استون، یک ترکیب شیمیایی بسیار جالب و پرکاربرد در دنیای علم و صنعت است. این ترکیب آلی با فرمول شیمیایی CO(CH3)2 شناخته می‌شود. از بین تمام اعضای خانواده کتون‌ها، پروپانون ساده‌ترین و کوچک‌ترین عضو است.

ویژگی‌های منحصربه‌فرد دی متیل کتون از جمله فرار، بی‌رنگ بودن و قابلیت بالای اشتعال آن، این ماده را به یک حلال بسیار قدرتمند تبدیل کرده و به عنوان یک حلال مورد استفاده در صنایع مختلف مانند داروسازی، پلاستیک‌سازی، تولید رنگ و رزین، و صنایع الکلی شناخته می‌شود.

فرمول شیمیایی پروپانون (CH3)2CO) دارای یک پیوند کووالانسی است. از خواص دیگر این ماده می‌توان به نقطه جوش (56.05 درجه سانتی‌گراد)، نقطه ذوب (-94.07 درجه سانتی‌گراد) و نقطه اشتعال (-16.99 درجه سانتی‌گراد) اشاره کرد. باید توجه داشت که پروپانون در دمای نسبتا پایین به خودی خود مشتعل می‌شود؛ از این رو، برخورد مستقیم پروپانون با پوست می‌تواند آسیب و سوزش پوستی ایجاد کند.

کاربردهای استون

استون یک ترکیب شیمیایی مهم و با کاربردهای گسترده در صنایع مختلف است. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که به عنوان حلال مورد استفاده در صنایع مختلف؛ از جمله داروسازی، پلاستیک‌سازی و رنگ‌سازی، مورد توجه قرار گیرد. در واقع، پروپانون به عنوان حلال در صنایع شیمیایی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این ترکیب شیمیایی به عنوان پاک‌کننده لاک ناخن در خانه‌ها استفاده می‌شود و در آزمایشگاه‌ها برای شستشوی ظروف آزمایشگاهی به کار می‌رود. همچنین، در صنایع آرایشی و بهداشتی نیز به عنوان ماده اصلی در تولید محصولات مختلف به کار می‌رود. به طور کلی، پروپانون با ویژگی‌های حلالیت بالا و کاربردهای متنوع، یک ترکیب شیمیایی مهم در جوامع مدرن ما محسوب می‌شود.

تمیز کردن و حلال در آزمایشگاه‌ها

استون به عنوان یک حلال معمول در آزمایشگاه‌های شیمیایی استفاده می‌شود. این ماده به خوبی مواد آزمایشگاهی را حل کرده و مخازن و وسایل آزمایشی را تمیز می‌کند.

خشک‌کردن مواد

پروپانون به عنوان یک حلال فرار سریع بسیار موثر برای خشک‌کردن مواد استفاده می‌شود؛ مخصوصا در زمان‌هایی که خشک کردن با سرعت بالا مورد نیاز است.

سنتز شیمیایی

پروپانون به عنوان یک ماده اولیه در سنتز ترکیبات شیمیایی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی نظیر اسید سالیسیلیک و اسید گلیکولیک به کار می‌رود.

لایه‌برداری (پیلینگ شیمیایی)

در ارتقای زیبایی پوست به کمک فرآیند پیلینگ شیمیایی، استون به عنوان عامل کمکی و لایه‌بردار استفاده می‌شود.

کاربرد استون در صنعت

استون یک ترکیب شیمیایی با کاربردهای متعدد در صنایع مختلف استفاده می‌شود. در صنایع پلاستیک، الیاف، داروها و مواد شیمیایی، پروپانون به عنوان یک حلال مهم به کار می‌رود. از آن به عنوان ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی مختلف، مانند متیل متاکریلات و بیسفنول A، استفاده می‌شود. همچنین در صنایعی که از پوشش‌های کاغذی، چسب‌ها و پوشش‌های حرارتی استفاده می‌کنند، استون نیز به عنوان ماده اصلی و کلیدی به کار می‌رود.

صنایع شیمیایی

استون به عنوان ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی دیگر مانند متیل متاکریلات (که در تولید پلکسی گلاس به کار می‌رود) و بیسفنول A (که در تولید پلی کربنات‌ها و رزین‌های اپوکسی استفاده می‌شود) کاربرد دارد.

صنایع دارویی

در تولید داروها، استون دارویی به عنوان حلال در فرآیندهای شیمیایی و تمیز کردن تجهیزات استفاده می‌شود تا از آلودگی محصولات جلوگیری شود.

صنعت لاک و رنگ

استون یک حلال محبوب در تولید لاک‌ها، رنگ‌ها و ورنی‌ها است. این ماده به سرعت تبخیر می‌شود، بنابراین برای خشک کردن سریع لایه‌های رنگی بسیار مفید است.

صنایع پلاستیک و لاستیک

استون در تولید و بازیافت پلاستیک‌ها، به ویژه پلی استایرن و سایر پلیمرها استفاده می‌شود. همچنین، در فرآیند تولید لاستیک به عنوان حلال و پاک‌کننده کاربرد دارد.

تولید الکترونیک

به عنوان حلال برای تمیز کردن قطعات الکترونیکی و از بین بردن روغن، گریس و سایر آلودگی‌ها بدون آسیب رساندن به قطعات استفاده می‌شود.

آرایشی و بهداشتی

استون در صنایع آرایشی و بهداشتی به ویژه برای تولید لاک پاک‌کن و سایر محصولات پاک‌کننده پوست و ناخن استفاده می‌شود.

صنایع غذایی

گرچه استفاده از استون به صورت مستقیم در تولید مواد غذایی رایج نیست، اما برای استخراج اسانس‌ها و طعم‌دهنده‌ها از مواد طبیعی کاربرد دارد.

پاک‌کننده‌های صنعتی

به دلیل قابلیت حلالیت بالا، در تولید پاک‌کننده‌های صنعتی برای پاک‌سازی سطوح، تجهیزات و قطعات مختلف استفاده می‌شود.

این تنها برخی از کاربردهای استون در صنایع مختلف است. انعطاف‌پذیری، قابلیت تبخیر سریع و حلالیت عالی استون آن را به یک ماده حیاتی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و تولیدی تبدیل کرده است.

تفاوت استون با الکل

استون (پروپانون) و الکل (الکل اتانول) دو ترکیب شیمیایی مختلف با ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوت هستند. در زیر به برخی از تفاوت‌های اصلی بین آن‌ها اشاره می‌کنیم:

ترکیب شیمیایی

• پروپانون با فرمول CH3COCH3 یک کتون و دارای گروه کتونی (-C=O) است.
• الکل اتانول با فرمول C2H5OH یک الکل اصولی و دارای گروه هیدروکسیل (-OH) است.

حالت فیزیکی

• استون یک مایع بی‌رنگ و بدون بو است.
• الکل اتانول نیز یک مایع است؛ اما معمولا الکل‌ها دارای بوی معطر هستند.

حلالیت

• پروپانون به عنوان یک حلال فرار می‌تواند به خوبی مواد مختلف را حل کند.
• الکل اتانول به عنوان یک حلال در صنایع آرایشی و آب‌نبات‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردها

• استون به عنوان حلال صنعتی، ماده اولیه در سنتز ترکیبات شیمیایی مختلف، پاک‌کننده ناخن و حلال در تولید مواد آرایشی و داروها به کار می‌رود.
• الکل اتانول به عنوان حلال در صنایع مختلف، الکل مصرفی، مواد آرایشی و ضدعفونی‌کننده‌ها استفاده می‌شود. همچنین، الکل اتانول در مصرف مواد الکلی و در مواد مخدر قرار دارد.

سمیت

• پروپانون در دسترسی عمومی در خانه‌ها و آزمایشگاه‌ها به کار می‌رود و به طور معمول ایجاد مشکلات نسبت به سلامتی ندارد. اما در موارد مصرف بیش از حد یا تنفس مداوم، ممکن است به آسیب بدن انسان برسد.
• الکل اتانول در مقادیر زیاد مصرفی سمی است و مصرف نادرست الکل می‌تواند منجر به مشکلات جدی نظیر مسمومیت الکلی شود.

بیشتر بخوانید: در مورد تفاوت اتانول و متانول چقدر می دانید؟

هنگام استفاده از استون به چه نکاتی باید توجه کنیم؟

شرایط نگهداری و کار با پروپانون بسیار مهم است تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود. بهتر است همیشه دقت و اقدامات ایمنی لازم را در کار با استون رعایت کنید.

• استون را در محیطی خنک، خشک و دارای تهویه مناسب نگهداری کنید. از دسترس نور مستقیم خورشید و منابع حرارتی مانند اجاق گاز، اشعه ماورای بنفش و سایر منابع گرما دوری کنید. دمای ایده‌آل برای نگهداری در حدود 20-25 درجه سانتیگراد است.
• در محل‌های نگهداری، تهویه فشار و هوا نصب کنید تا فشار درون محفظه‌ها در مرزهای ایمنی تعیین شده نگه داشته شود.
• دریچه‌های مخزن ذخیره را به یک شعله‌گیر مجهز کنید تا در مواقع ضروری و در صورت نیاز به خاموش کردن سریع از تبدیل پروپانون به گاز ایزوبوتان جلوگیری کنید.
• قبل از هر کاری، منابع گرما و اشتعال مانند جرقه، شعله باز و سطوح داغ را از بین ببرید و از ایجاد منابع جدیدی از گرما جلوگیری کنید.
• نصب تابلوهای “سیگار ممنوع” و دیگر تابلوهای ایمنی مشابه در محیط‌هایی که با پروپانون کار می‌کنید، توصیه می‌شود.
• از اتصالات الکتریکی و تجهیزات زمینی مناسب استفاده کنید تا از خطرات مرتبط با جرقه‌زدایی و برق‌گرفتگی جلوگیری کنید.
• تا زمانی که تمام آثار محصول از بین نرود، روی ظرف خالی برش یا کار گرم انجام ندهید. استفاده از پروپانون در کارهای گرم و خنک‌کردن نیاز به اقدامات ایمنی خاص دارد.
• زمانی که با پروپانون کار می‌کنید، از آتش نزدیک به آن دوری کنید. همچنین مناطق خطرناک و اشیای اشتعال‌پذیر از استون دور نگه‌دارید.
• از وسایل حفاظتی شخصی مناسب مانند عینک حفاظتی، دستکش‌های مقاوم به مواد شیمیایی، لباس محافظ و ماسک حفاظتی استفاده کنید.
• در طول استفاده از پروپانون، عوارض ناخواسته را پایش کنید. در صورت بروز هرگونه علائم نامطلوب یا مشکوک از استفاده خودداری کرده و به کمک‌های پزشکی مراجعه کنید.

مهر آسا شیمی

سوالات متداول

در ادامه به تعدادی از سوالات متداول در مورد این ماده شیمیایی پاسخ داده ایم:

استون چیست و چه مصارفی دارد؟

استون یک ماده شیمیایی مایع و بی‌رنگ با بوی تند است. مصارف اصلی پروپانون شامل استفاده به عنوان یکی از مواد شیمیایی حلال در صنایع پلاستیک و رزین، رنگ‌آمیزی فلزات، ضدزنگ در صنایع فلزی، حل کننده در صنعت داروسازی، تولید پلیمرها و رزین‌ها، پاک‌کننده لاک ناخن و موارد دیگر می‌شود.

چه تفاوت‌هایی بین استون و الکل وجود دارد؟

تفاوت‌های اصلی بین استون و الکل در دو مورد اصلی وجود دارد. اولا، پروپانون یک کتون است و الکل یک نوع اولیه‌ای ماده آلی است. دوما، الکل‌ها به عنوان محلول‌کننده یا مواد مختلف در صنایع شیمیایی و داروسازی استفاده می‌شوند، در حالی که پروپانون به عنوان حلال صنعتی و دیگر مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آیا استون سرطان زا است؟

تا به امروز، داده‌های موجود برای قطعی نمودن ارتباط بین استون و خطر سرطان ناکافی است، اما بسیاری از سازمان‌ها هنوز استون را به عنوان عامل سرطان‌زا طبقه‌بندی نکرده‌اند. در عین حال، نگرانی‌هایی در مورد استفاده از افزودنی‌های کم کیفیت در تولید لاک پاکن‌ها مطرح شده است، که می‌توانند عوارض جدی برای سلامتی به همراه داشته باشند. بنابراین، در حالی که استون خود به طور مستقیم خاصیت سرطان‌زایی ندارد، استفاده از مواد افزودنی کم کیفیت در کنار آن در تولید لاک پاکن‌ها می‌تواند ریسک‌های بالقوه‌ای ایجاد کند.

آیا استفاده از استون می‌تواند برای پوست دست مضر باشد؟

استون، که عمدتاً به عنوان لاک پاکن مورد استفاده قرار می‌گیرد، غالباً با پوست دست زنان تماس پیدا می‌کند. این موضوع اهمیت دارد که با دقت در نظر گرفته شود آیا استون می‌تواند خطری برای پوست ایجاد کند. استون به عنوان یک حلال قدرتمند، قادر به حل کردن چربی‌ها است. استفاده مکرر از آن ممکن است به حل شدن چربی‌های سطحی پوست دست منجر شود و در طولانی مدت می‌تواند باعث ترک‌خوردگی، ایجاد زخم و نازک شدن پوست شود، وضعیتی که به آن درماتیت گفته می‌شود. با این حال، استفاده معقول و محدود از استون به طور کلی خطری ندارد. در صورت استفاده زیاد از استون، توصیه می‌شود که اقدامات مراقبتی برای بازیابی چربی‌های از دست رفته پوست دست انجام شود.

آیا نوشیدن استون می‌تواند کشنده باشد؟

بله، نوشیدن استون می‌تواند بسیار خطرناک و حتی کشنده باشد. مصرف بیش از 80 میلی‌لیتر استون برای یک فرد بالغ می‌تواند منجر به مرگ شود. برای کودکان، میزان خطرناک کمتری از استون می‌تواند کافی باشد و این میزان بستگی به سن و جنسیت آن ها دارد.

استون حلال چه چیزهایی است؟

استون به عنوان یک حلال قدرتمند، قابلیت حل کردن بسیاری از مواد آلی را دارد. این شامل موادی مانند رزین‌ها، پلاستیک‌ها، چربی‌ها، روغن‌ها، واکس‌ها، لاک‌ها و برخی از پلیمرها می‌شود. به دلیل قابلیت تبخیر سریع و حلالیت بالا، استون در صنایع مختلف برای پاک‌سازی، رقیق‌کردن و حل کردن مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آیا استون همان لاک پاک کن است؟

در مورد لاک پاکن‌ها، استون یکی از مواد اصلی در بسیاری از این محصولات است. لاک پاکن‌های استونی از استون به عنوان ماده فعال برای حل کردن لاک ناخن استفاده می‌کنند، در حالی که لاک پاکن‌های غیر استونی از سایر حلال‌ها برای این منظور استفاده می‌کنند و استون یا مشتقات آن در آن‌ها یافت نمی‌شود. انتخاب بین این دو نوع لاک پاکن بستگی به ترجیحات شخصی و حساسیت‌های پوستی دارد.

چرا استون فرار است و چرا باید در استون را محکم بست؟

استون به دلیل ساختار شیمیایی خود و عدم توانایی در ایجاد پیوندهای هیدروژنی قوی، دارای نقطه جوش پایینی است. این ویژگی باعث می‌شود که استون در دمای اتاق به راحتی تبخیر شود و به عنوان یک مایع فرار شناخته شود. علاوه بر این، پیوندهای بین مولکولی نسبتاً ضعیف در استون به این فرار بودن کمک می‌کند. به همین دلیل، برای جلوگیری از اتلاف و کاهش خطرات ناشی از استنشاق بخارات سمی، مهم است که ظروف حاوی استون را به درستی و محکم ببندیم.

آیا استون خاصیت ضدعفونی کنندگی دارد ؟

در مورد خاصیت ضدعفونی‌کنندگی استون، اگرچه استون در برخی موارد به عنوان یک ضدعفونی‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما تحقیقات نشان داده‌اند که استون رقیق اثر ضعیفی بر روی باکتری‌ها و ویروس‌ها دارد. استون خالص ممکن است در برخی شرایط قادر به از بین بردن باکتری‌ها باشد، اما اثری بر ویروس‌ها ندارد و به عنوان یک ضدعفونی‌کننده قوی شناخته نمی‌شود.

استون قلیایی است یا  اسیدی؟

در مورد خاصیت اسیدی یا قلیایی بودن استون، این ماده به طور عمده خنثی است و در مقیاس pH خاصیت اسیدی یا قلیایی قابل توجهی ندارد. در صنعت، استون معمولاً به دلیل خواص حلالی خود و نه به عنوان یک ماده با خاصیت اسیدی یا قلیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از استون در ترکیب با اسیدهای قوی یا بازها می‌تواند برای دستیابی به واکنش‌های شیمیایی خاص در فرآیندهای صنعتی مورد نیاز باشد.