- بناء
- التسمية
- الخصائص
- الحالة الفيزيائية
- الوزن الجزيئي الغرامي
- نقطة الغليان
- نقطة مضيئة
- درجة حرارة الاشتعال الذاتي
- كثافة
- اللزوجة
- معامل الانكسار
- الذوبان
- الرقم الهيدروجيني
- التفكك ثابت
- الخواص الكيميائية
- الحصول
- التطبيقات
- في الطب كمعقم للمعدات
- في معالجة مياه الصرف الصحي
- في صناعة المواد الغذائية
- في صناعة اللب والورق
- في إنتاج المركبات الكيميائية الأخرى
- في استعادة البوليمرات لإعادة التدوير
- في المغاسل
- المخاطر
- المراجع
و حمض البيروكسي هو مركب عضوي السائل الذي هو C الصيغة الكيميائية 2 H 4 O 3. إنه بيروكسيد حمض الأسيتيك ، لذلك يُعرف أيضًا باسم حمض الفوق أوكسي خليك. جزيءه مشابه لجزيء حمض الأسيتيك CH 3 COOH ولكن مع أكسجين إضافي في الكربوكسيل.
إنه ينتمي إلى فئة الأكاسيد الفوقية العضوية ، وهي جزيئات من صنع الإنسان. تُعرف خصائص مبيدات الجراثيم والتعقيم لمحاليلها المائية منذ عام 1902. ويمكن في بعض الحالات ممارسة هذا الإجراء بتركيزات منخفضة تصل إلى 0.001٪.
حمض البيروكسي. المؤلف: Marilú Stea.
هذه الخاصية تجعلها تستخدم على نطاق واسع في العيادات والمستشفيات لتعقيم المعدات الطبية ، مع ميزة إضافية تتمثل في أن منتجات التحلل ليست سامة للإنسان.
حلول PAA مؤكسدة بشدة ، وهي خاصية تم استخدامها لتبييض لب الورق أو في المغاسل. يتم تطبيقه أيضًا لإجراء التفاعلات الكيميائية التي تتطلب هذه الخاصية ، مثل الإيبوكسيد والهيدروكسيل.
يستخدم تأثيره المؤكسد والمطهر في معدات التنظيف حيث تتم معالجة الأطعمة والمشروبات. بالإضافة إلى ذلك ، فهو مادة أكالة لبعض المعادن ، وعند تخزينها يجب حفظها بعيدًا عن المركبات العضوية أو التي تتأكسد بسهولة.
لاحظ أن محاليلها المركزة يمكن أن تكون متفجرة ، ولهذا يفضل تحضيرها مخففة وتخزينها في أماكن باردة. تنطبق قوتها على التآكل أيضًا على جلد الإنسان والأغشية المخاطية والأنسجة ، لذا يجب التعامل معها بحذر وبواسطة معدات واقية.
بناء
حمض الفوق أوكسي خليك له جزيء مشابه جدًا لحمض الخليك ولكن مع أكسجين إضافي في بنية مجموعة –COOH ، حيث يحتوي على 3 ذرات أكسجين بدلاً من اثنتين.
هيكل حمض البيراسيتيك. المؤلف: Su-no-G. المصدر: Selfmade. المصدر: ويكيبيديا كومنز.
التسمية
- حمض البيروكسي
- حمض البيروكسي خليك
- حمض ايثانوبيروكسويك
- PAA (حمض البيروكسي أسيتيك).
الخصائص
الحالة الفيزيائية
سائل صافٍ عديم اللون برائحة خل نفاذة.
الوزن الجزيئي الغرامي
76.05 جم / مول
نقطة الغليان
110 درجة مئوية (مع انفجار)
نقطة مضيئة
40.5 درجة مئوية (طريقة الكوب المفتوح)
درجة حرارة الاشتعال الذاتي
200 درجة مئوية (هي درجة الحرارة التي تحترق عندها تلقائيًا)
كثافة
1226 جم / سم 3 عند 15 درجة مئوية
اللزوجة
3280 سنتي بواز عند 25.6 درجة مئوية
معامل الانكسار
1.3974 عند 20 درجة مئوية
الذوبان
إنه قابل للامتزاج بالماء بأي نسبة. قابل للذوبان في المذيبات العضوية القطبية ، مثل الإيثانول. قليل الذوبان في المذيبات العطرية. شديد الذوبان في الأثير وحمض الكبريتيك.
الرقم الهيدروجيني
أقل من 2.
التفكك ثابت
pK a = 8.20 عند 25 درجة مئوية (وهو أضعف من حمض الأسيتيك الذي يحتوي على pK a = 4.8)
الخواص الكيميائية
باعتباره حمضًا ، يكون PAA أضعف بكثير من الحمض الذي يأتي منه ، وهو حمض الأسيتيك.
لديها إمكانات عالية كعامل مؤكسد. إنه شديد التفاعل مما يجعل من الصعب تخزينه وهذا حد من استخدامه.
منتجات التحلل هي حمض الأسيتيك CH 3 COOH ، الأكسجين O 2 ، بيروكسيد الهيدروجين H 2 O 2 والماء H 2 O. H 2 O 2 يتحلل بدوره إلى الماء والأكسجين. كل هذه المركبات آمنة بيئيا.
إنه عامل إيبوكسيد وهيدروكسيل للروابط الأوليفينية (روابط C = C المزدوجة). هذا يعني أنه يشارك بنشاط في تكوين الإيبوكسيدات في روابط مزدوجة من الجزيئات العضوية وفي إضافة مجموعات -OH فيها.
PAA مادة أكالة لبعض المعادن مثل الفولاذ الأملس والحديد المجلفن والنحاس والنحاس الأصفر والبرونز. المعادن الأخرى مقاومة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم النقي والحديد المعلب.
يهاجم المطاط الصناعي والطبيعي ويستخرج الملدنات من بعض بوليمرات الفينيل.
لها رائحة نفاذة ونفاذة تذكرنا بحمض الخليك (حمض الخليك هو المكون الرئيسي للخل).
الحصول
من خلال تفاعل حمض الأسيتيك الجليدي (اللامائي ، أي بدون ماء) مع بيروكسيد الهيدروجين H 2 O 2 في وجود حمض معدني (مثل حمض الكبريتيك H 2 SO 4) ، يتأكسد جزء من حمض الأسيتيك ويتم الحصول على المحاليل المائية حمض فوق الخليك وحمض الخليك و H 2 O 2.
الحصول على المحاليل المائية لحمض البيراسيتيك. المؤلف: Marilú Stea
يعمل H 2 SO 4 كمحفز أو معجل للتفاعل. يتم استخدام عوامل التثبيت مثل بيريدين 2،6-ثنائي الكربوكسيل حمض.
إذا تم تقطير هذه المحاليل ، يمكن الحصول على تركيز أعلى من حمض فوق الخليك.
يمكن الحصول عليها أيضًا عن طريق أكسدة أسيتالديهيد CH 3 CHO مع الأوزون O 3 ، أو عن طريق تفاعل أنهيدريد الخل (CH 3 CO) 2 O مع H 2 O 2.
هناك طريقة أخرى للحصول عليها بشكل صحيح عند الحاجة وهي إضافة رباعي أسيتيل إيثيلين ديامين (TAED) إلى محلول قلوي H 2 O 2.
التطبيقات
في الطب كمعقم للمعدات
يعمل PAA كمطهر للمعدات الطبية في العيادات والمستشفيات والمكاتب الطبية وطب الأسنان.
معدات طب الأسنان المعقمة. المؤلف: دانيال فرانك. المصدر: Pexels.
تشير بعض المصادر إلى أن عملها ضد الكائنات الحية الدقيقة يمكن تصنيفها بشكل عام على النحو التالي: البكتيريا> الفيروسات> جراثيم البكتيريا> الأكياس الأولية. هذا يعني أنه أكثر فعالية ضد البكتيريا وأقل فعالية ضد الأكياس الأولية.
في الدراسات التي أجريت على عمل مبيد الجراثيم لـ PAA والمطهرات الأخرى عالية المستوى ضد Staphylococcus aureus و Pseudomonas aeruginosa في معدات التنظير الداخلي ، أثبت PAA أنه الأسرع في تأثيره كمبيد للميكروبات.
يمكن أن تسبب المكورات العنقودية الذهبية عدوى الأنسجة الرخوة والتهابات الجلد والالتهاب الرئوي وعدوى أنسجة القلب. يمكن أن تسبب Pseudomonas aeruginosa الالتهاب الرئوي.
تشكل البكتيريا الأغشية الحيوية التي تحميها من المحفزات الخارجية أو الإجهاد ، من خلال طبقة سميكة من البروتينات خارج الخلية ، والسكريات ، والأحماض النووية.
هذه الأغشية الحيوية شديدة المقاومة للمضادات الحيوية والمطهرات الشائعة. في المعدات مثل المناظير الداخلية ، تميل إلى التكون في القنوات الضيقة لهذه ، بسبب إجراءات التنظيف والتطهير غير المناسبة أو غير الفعالة.
يهاجم PAA هذه الأغشية الحيوية عن طريق أكسدة الروابط الجزيئية الأكثر حساسية للبروتينات والإنزيمات والمستقلبات الأخرى. هذا يؤدي إلى انهيار جدران الخلايا للجراثيم والجراثيم والخراجات.
علاوة على ذلك ، عندما يخترق PAA الخلية ، فإنه يمكن أن يؤكسد الإنزيمات الأساسية ، مما يضعف نقل الجزيئات والعمليات الكيميائية الحيوية الحيوية.
تم تحديد أوقات التطهير لعدة سنوات ، ولكن خلال بعض الدراسات لوحظ أن العلاج باستخدام PAA تسبب في تغيرات في شكل الخلايا بعد 5 دقائق فقط ، مع تكوين جيوب أو انتفاخات في جدار الخلية. البكتيريا ، وانهيار الهياكل الخلوية للكائنات الدقيقة بعد 30 دقيقة.
على الرغم من أن PAA تميزت بسرعتها ، فقد أوصى الباحثون بإعادة تقييم الأوقات المحددة في بروتوكولات التنظيف والتطهير ، وزيادتها لمعظم المطهرات عالية المستوى ، لضمان فعاليتها الكاملة.
أحد الجوانب السلبية لـ PAA هو أن هناك بعض مسببات الأمراض التي لا تكون فعالة للغاية ضدها ، مثل أكياس الجيارديا اللمبلية و Cryptosporidium parvum (الطفيليات التي يمكن أن تسبب الإسهال أو أمراض معوية أخرى).
في معالجة مياه الصرف الصحي
تم التحقيق في تأثير تطهير PAA في النفايات السائلة لمياه الصرف الصحي البلدية أو الصناعية لأكثر من 30 عامًا.
محطة معالجة المياه المتبقية. المؤلف: ميشال جارمولوك. المصدر: Pixabay.
من بين مزاياها الطيف الواسع لنشاطها المبيد للجراثيم حتى في وجود المواد العضوية ، فضلاً عن حقيقة أنها لا تنتج منتجات ثانوية ضارة بالبيئة.
يبدو أن فعالية عملها تعتمد ، من بين عوامل أخرى ، على كمية المواد العضوية الموجودة في النفايات السائلة ، ونوع وكمية الكائنات الدقيقة التي يجب التخلص منها ، وتركيز PAA في الماء المراد معالجته ، ودرجة الحموضة ومدة المعالجة.
في بعض الحالات ، ثبت أن PAA أفضل من هيبوكلوريت الصوديوم لتطهير مياه الصرف الصحي في المناخات المدارية وكان فعالًا ضد فيروس الكوليرا ، من بين العديد من مسببات الأمراض الأخرى.
ومع ذلك ، فإن إحدى النقاط السلبية هي أنه بسبب بقاء حمض الأسيتيك بعد التطهير ، يتم تحميل المياه المتدفقة بالمواد العضوية ، مما يزيد من خطر نمو الكائنات الحية الدقيقة الجديدة.
من ناحية أخرى ، فهو منتج باهظ الثمن ، لذلك فهو ليس منافسًا للغاية بعد على سبيل المثال مع هيبوكلوريت الصوديوم بسبب هذا الجانب.
في صناعة المواد الغذائية
نظرًا لكونه عامل مؤكسد قوي ، فهو فعال للغاية ضد الكائنات الحية الدقيقة في درجات الحرارة المنخفضة وقد أدى ذلك إلى استخدامه على نطاق واسع كمبيد للجراثيم ومبيد للفطريات في معالجة الأطعمة والمشروبات.
وهذا يشمل مصانع معالجة اللحوم والدواجن ، ومنتجات الألبان ، ومصانع الجعة ، ومصانع النبيذ أو مصانع النبيذ ، ومصانع تصنيع المشروبات الغازية. في جميع هذه الأماكن ، يتم تطبيق PAA لأنه مثالي للتنظيف في الموقع (في الموقع).
الإنزيمات الموجودة في بعض الأطعمة مثل البيروكسيديز والكتلاز ، والتي تعمل على تعطيل بيروكسيد الهيدروجين H 2 O 2 ، ليس لها تأثير ضار على حمض البيروكسيتيك. لا تؤذي بقايا البروتين أيضًا.
نظرًا لحقيقة أن PAA في الطعام يتحلل إلى حمض الأسيتيك وبيروكسيد الهيدروجين ، فإنه يعتبر آمنًا للاستخدام في التطبيقات التي لا يتم فيها شطف الطعام.
يعمل كمطهر ومعقم للخزانات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والزجاج والأنابيب والشاحنات الصهريجية التي تستخدم لنقل وتخزين المشروبات.
خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ لتخزين البيرة. المؤلف: روبرتا كيكو كيتاهارا سانتانا. المصدر: Unsplash.
من خصائصها إنتاج منتجات غير سامة والتي في التخفيف العالي لا تنتج نكهات أو روائح ، فهي توفر الوقت والمال لهذه الصناعات.
في صناعة اللب والورق
حمض البيراسيتيك هو عامل مهم خالٍ من الكلور في تكنولوجيا التبييض في صناعة لب الورق.
يعتبر بعض المؤلفين حمض فوق الخليك كمشتق نشط من H 2 O 2 ، حيث تم استبدال أحد الهيدروجين بمجموعة أسيل CH 3 C (= O) -.
نتيجة لذلك ، يتفاعل حمض البيروكسيتيك مع الركائز العضوية بدرجة أكبر من H 2 O 2 ويمكن استخدامه في تفاعلات الأكسدة في ظروف أكثر اعتدالًا من H 2 O 2.
في ظل الظروف المحايدة أو القلوية المعتدلة ، فإن أيون الباراسيتات CH 3 C (= O) OO - كونه محبًا قويًا للنواة (ينجذب بواسطة الذرات التي تعاني من نقص الإلكترون) ، فإنه يزيل بشكل انتقائي حاملات الصبغيات أو المركبات الملونة الموجودة في لب الورق.
هذا يسمح لهذه الصناعات أن يكون لديها مبيض فعال للغاية والذي لا تلوث بقاياها النفايات السائلة المائية.
في إنتاج المركبات الكيميائية الأخرى
يعمل حمض البيروكسيتيك كعامل مؤكسد لتحضير مركبات الإيبوكسي ، وكمحفز لصنع راتنجات البوليستر والحصول على الكابرولاكتام والجلسرين.
في استعادة البوليمرات لإعادة التدوير
تمكن بعض الباحثين من استعادة المواد المفيدة عن طريق معالجة نفايات بوليمرية معينة باستخدام حلول PAA.
تتم العملية عن طريق أكسدة بعض نفايات البوليمر المقوى بألياف الكربون الناتجة عن أنشطة الفضاء ، مع محاليل حمض الخليك الجليدي وبيروكسيد الهيدروجين.
وبهذه الطريقة ، يتم إنتاج حمض الفوق الخليك في الموقع ، والذي يحلل راتنجات الايبوكسي بنسبة 97٪ ، ويترك ألياف الكربون سليمة.
ثم ، عن طريق التقطير ، يتم استخلاص أكثر من 90٪ من حمض الأسيتيك ، مما يؤدي إلى مزيد من تحلل البوليمر الذي ينتج مركبات أليفاتية وفينولية قابلة للاسترداد.
يتم الحصول على ألياف الكربون نظيفة ، وتحافظ على طولها وقوة شدها مقارنة بالألياف البكر.
ألياف كربونيه. Cjp24. المصدر: ويكيبيديا كومنز.
تتم العملية في ظل ظروف معتدلة ، بدون انبعاثات غازية ، مما يجعلها صديقة للبيئة.
في المغاسل
نظرًا لقوته المؤكسدة للمركبات الملونة ، يستخدم حمض الباراسيتيك في تبييض الغسيل. في هذه الحالات ، يتم استخدام خليط رباعي أسيتيل إيثيلين ديامين مع H 2 O 2 في وسط قلوي للحصول عليه في الموقع.
نطاق تطبيقه واسع جدًا ، حيث يمكن استخدامه في المياه العسرة أو تلك التي تحتوي على نسبة عالية من أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم ، عند درجة حموضة تتراوح بين 3.0 و 7.5 ودرجات حرارة من 0 إلى 40 درجة مئوية.
المخاطر
يمكن أن يكون حمض البيراسيتيك أو PAA شديد التآكل. يسبب تهيج شديد للجلد والعينين
إذا تم تناول محاليله ، فإنه يتسبب في تآكل الأغشية المخاطية للفم والحلق والمريء والجهاز الهضمي ، مما يسبب الألم وصعوبة البلع.
إذا تم استنشاق أبخرته ، يحدث تهيج في الجهاز التنفسي ، وإذا استمر الاستنشاق لفترة طويلة ، تحدث وذمة في الرئتين.
تبدأ المحاليل التي تحتوي على أكثر من 15٪ من PAA في إظهار درجة معينة من عدم الاستقرار والانفجار وينبغي تجنب الصدمات أو الاهتزاز. يمكن أن تتحلل بشكل متفجر. إذا تجاوز تركيز PAA في المحلول 56٪ فإنه يمكن أن ينفجر بسبب التبخر العنيف لحمض الأسيتيك.
يجب تجنب الحرارة. يعتبر سائلا قابلا للاشتعال. تحللها عنيف مع انفجار في 110 درجة مئوية. يجب أن يتم تخزينها في أماكن باردة ، ويفضل أن تكون تحت التبريد ، أو في أماكن جيدة التهوية.
إنه مؤكسد بشدة ، لذلك فهو خطير عند ملامسته للمواد العضوية. عند تخزينه ، يجب عزله عن المركبات الأخرى ، خاصة المركبات العضوية أو القابلة للاحتراق أو القابلة للاشتعال أو المؤكسدة. يجب فصله عن الأحماض والقلويات والمعادن الثقيلة.
عند تسخينها للتحلل ، تنبعث منها أبخرة لاذعة ومزعجة تهيج العين والأنف والحلق.
في حالة انسكابها ، لا ينبغي السماح لها بالتدفق إلى المصارف لأنها تؤدي إلى نشوب حريق أو خطر الانفجار.
كإجراءات وقائية للتعامل ، نوصي باستخدام القفازات المطاطية والملابس الواقية ، ودرع الوجه أو واقي العين (نظارات واقية أو نظارات أمان) ، وحماية الجهاز التنفسي ، ولا تأكل أو تشرب أو تدخن أثناء العمل مع حلولها.
المراجع
- المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). حمض البيروكسي. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- داس ، م وآخرون. (2018). طريقة فعالة لإعادة تدوير نفايات البلاستيك المقوى بألياف الكربون باستخدام حمض البيراسيتيك. الكيمياء والهندسة المستدامة ACS. تعافى من pubs.acs.org.
- تشينو ، ت. وآخرون. (2017). التأثيرات المورفولوجية للجراثيم سريعة المفعول لحمض الباراسيتيك ، وهو مطهر عالي المستوى ، ضد المكورات العنقودية الذهبية والأغشية الحيوية الزائفة الزائفة في الأنابيب. مقاومة مضادات الميكروبات للسيطرة على العدوى. 2017: 6: 122. تم الاسترجاع من ncbi.nlm.nih.gov.
- بان ، جي إكس وآخرون. (1999). تفاعل حمض الفيروليك ومشتقاته تجاه بيروكسيد الهيدروجين وحمض البيراسيتيك. J. أجريك. فود تشيم.1999 ، 47 ، 3325-3331. تعافى من pubs.acs.org.
- كيتيس ، محمد. (2004). تطهير المياه العادمة بحمض البيروكسيتيك: مراجعة. منظمة البيئة الدولية 30 (2004) 47-55. تعافى من sciencedirect.com.