استون و کاربردها

استون اولین بار توسط آندریاس لیباویوس در سال 1606 با تقطیر استات سرب (II) تولید شد. در سال 1832 شیمیدان فرانسوی ژان باپتیست دوما و شیمیدان آلمانی یوستوس فون لیبیگ فرمول تجربی استون را تعیین کردند. در سال 1833، شیمیدان فرانسوی آنتون باسی با افزودن پسوند -ون به ساقه اسید مربوطه (یعنی اسید استیک) استون را نامید. در سال 1852، شیمیدان انگلیسی الکساندر ویلیام ویلیامسون متوجه شد که استون متیل استیل است. سال بعد، چارلز فردریک گرهارت شیمیدان فرانسوی با این موضوع موافق بود.  در طول جنگ جهانی اول، ویزمن فرآیند تولید صنعتی استون (فرایند ویزمن) را توسعه داد.

ویژگی های استون

قابلیت اشتعال استون

خطرناک ترین خاصیت استون اشتعال پذیری شدید آن است. استون با شعله های زرد روشن می سوزد. در دماهای بیشتر از نقطه اشتعال استون 20- درجه سانتیگراد (4- درجه فارنهایت)، مخلوط های هوای بین 2.5٪ تا 12.8٪ استون، بر حسب حجم، ممکن است منفجر شوند یا باعث آتش سوزی شوند. بخارات استون می توانند در امتداد سطوح به منابع احتراق دور جریان پیدا کنند و به عقب برگردند. تخلیه ساکن همچنین ممکن است بخارات استون را مشتعل کند، اگرچه استون نقطه انرژی شروع اشتعال بسیار بالایی دارد و بنابراین احتراق تصادفی نادر است. حتی ریختن یا پاشیدن استون بر روی زغال‌سنگ قرمز درخشان، به دلیل غلظت بالای بخار و اثر خنک‌کنندگی تبخیر مایع، آن را مشتعل نمی‌کند. در دمای 465 درجه سانتیگراد (869 درجه فارنهایت) به طور خودکار مشتعل می شود. دمای اشتعال نیز به زمان نوردهی بستگی دارد، بنابراین در برخی آزمایش‌ها 525 درجه سانتیگراد ذکر می‌شود. همچنین، استون صنعتی احتمالاً حاوی مقدار کمی آب است که از اشتعال نیز جلوگیری می کند.

سمیت استون

استون به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است و اعتقاد بر این است که در استفاده معمولی فقط سمیت جزئی از خود نشان می دهد. اگر اقدامات احتیاطی اساسی رعایت شود، شواهد محکمی از اثرات مزمن سلامتی وجود ندارد. استون به طور کلی در صورت مصرف و یا استنشاق سمیت حاد و مزمن کم دارد. استون در حال حاضر به عنوان یک ماده سرطان زا، یک ماده شیمیایی جهش زا یا نگرانی برای اثرات سمیت عصبی مزمن در نظر گرفته نمی شود. استون را می توان به عنوان یک عنصر در انواع محصولات مصرفی از لوازم آرایشی گرفته تا غذاهای فرآوری شده و فرآوری نشده یافت. استون زمانی که در نوشیدنی‌ها، غذاهای پخته شده، دسرها و کنسروها در غلظت‌های بین 5 تا 8 میلی‌گرم در لیتر وجود داشته باشد، به‌عنوان یک ماده ایمن (GRAS) شناخته شده است. با این حال استون یک محرک است که باعث تحریک خفیف پوست و سوزش چشمی متوسط ​​تا شدید می شود. در غلظت های بالای بخار، ممکن است مانند بسیاری از حلال های دیگر، سیستم عصبی مرکزی را تحت فشار قرار دهد. سمیت حاد برای موش از طریق بلعLD50  3 گرم بر کیلوگرم و با استنشاقLC50  44 گرم بر متر مکعب در طی 4 ساعت است.

کاربرد استون

استون یا پروپانون یک ترکیب آلی با فرمول (CH3)2CO است که ساده ترین و کوچکترین کتون است. استون مایعی بی رنگ، بسیار فرار و قابل اشتعال با بوی تند مشخص است. استون با آب قابل اختلاط است و به تنهایی به عنوان یک حلال آلی مهم در صنعت، خانه و آزمایشگاه عمل می کند. حدود 6.7 میلیون تن استون در سراسر جهان در سال 2010 تولید شد که عمدتاً برای استفاده به عنوان حلال و تولید متیل متاکریلات و بیسفنول A بود. استون یک واحد ساختاری رایج در شیمی آلی است. استون به عنوان ماده فعال پاک کننده لاک ناخن و رقیق کننده رنگ در منازل قابل استفاده است. استون در ایالات متحده به عنوان بخشی از مقررات ترکیبات آلی فرار (VOC) محسوب نمی شود درحالیکه در اتحادیه اروپا استون به عنوان عاملی در آلودگی محیط زیست در نظر گرفته می شود. استون از طریق فرآیندهای متابولیک طبیعی در بدن انسان تولید و دفع می شود. استون به طور معمول در خون و ادرار وجود دارد. افراد مبتلا به کتواسیدوز دیابتی آن را در مقادیر بیشتری تولید می کنند. آزمایش های سمیت باروری نشان می دهد که استون پتانسیل کمی برای ایجاد مشکلات تولید مثل دارد. استون به طور طبیعی در گیاهان، درختان، آتش سوزی جنگل ها، اگزوز وسایل نقلیه و به عنوان محصول تجزیه متابولیسم چربی حیوانی وجود دارد. استون در مقادیر معمولی بی خطر است، اما مصرف بیش از حد آن می تواند مشکل ساز باشد استون در دوزهای بالا سمی است به همین دلیل باید از استنشاق زیاد این ماده جلوگیری شود. استون به سرعت از طریق استنشاق، بلع و از طریق پوست جذب می شود و در سراسر بدن توزیع می شود. هنگامی که استون جذب شد، متابولیزه می شود، اما به نظر می رسد فارماکوکینتیک و انتخاب مسیر متابولیک وابسته به دوز باشد. استون مایعی بی رنگ با بو و طعم مشخص است. استون از نظر حلالیت در آب حل می شود. صنایع پلاستیک، الیاف، داروها و سایر مواد شیمیایی از استون استفاده می کنند.  استون در سنتز و تولید مواد شیمیایی و دارویی نقش مهمی دارد.  استون در دود تنباکو و محل های دفن زباله وجود دارد. از نظر زیست محیطی فرآیندهای صنعتی نسبت به فرآیندهای طبیعی استون بیشتری به محیط زیست وارد می کنند. به عنوان یک حلال، استون اغلب در سایر سیستم‌های حلال یا «مخلوط‌ها» گنجانده می‌شود که به عنوان مثال در فرمولاسیون لاک‌ها برای خودرو و مبلمان استفاده می‌شود. شرکت ها همچنین از استون برای حذف چربی پشم، کاهش چسبندگی ابریشم و ساخت پوشش های محافظ برای مبلمان و اتومبیل استفاده می کنند. استون به عنوان یک واسطه شیمیایی در داروسازی و به عنوان حلال برای رزین های وینیل و اکریلیک، لاک ها، رنگ های آلکیدی، جوهر، لوازم آرایشی (مانند پاک کننده ناخن) و لاک ها استفاده می شود.

استون در تهیه پوشش‌های کاغذی، چسب‌ها و پوشش‌های حرارتی استفاده می‌شود و همچنین به عنوان ماده اولیه در سنتز بسیاری از ترکیبات استفاده می‌شود. در تولید تجاری استون ، فرآیند هیدروپراکسید کومن فرآیند غالبی است که استفاده می شود. استون همچنین از هیدروژن زدایی 2-پروپانول (ایزوپروپیل الکل) تهیه می شود. استون به هر نسبتی با آب، اتانول و اتر ترکیب می شود. استون بوی تند می دهد. از تقطیر خشک و خشک چوب: از حرارت دادن استات کلسیم؛ هیدروژن زدایی ایزوپروپانول از کاتالیزورهای مس در دمای 250 درجه سانتیگراد. از مخلوط اتانول و بخار آب در فاز گاز در دمای 250 درجه سانتی گراد تحت کاتالیز Fe2O3 به دست می آید. استون یک حلال آلی قطبی که در سیگار نیز یافت می شود.

دفع استون در تنفس و ادرار ظاهر می شود. در محیط های شغلی، کارگرانی که هفته ها در معرض استون قرار می گیرند، شکایت طولانی مدتی از خود نشان نمی دهند. استون نه ژنوتوکسیک است و نه جهش زا. به نظر می رسد، استون به دلیل اثر سینرژیک بر سمیت سایر حلال های آلی فرار و متیل گلی اکسال خطرناک است.

استون برای نازک کردن رزین پلی استر، تمیز کردن ابزارهای مورد استفاده با آن و حل کردن اپوکسی ها و سوپرچسب های دو قسمتی قبل از سفت شدن استفاده می شود. به عنوان یک چربی‌گیر سنگین، در آماده‌سازی فلز قبل از رنگ‌آمیزی یا لحیم کاری و از بین بردن شار رزین پس از لحیم کاری (برای جلوگیری از چسبندگی کثیفی و نشت الکتریکی و شاید خوردگی یا به دلایل زیبایی) مفید است. استون برای تمیز کردن بسیاری از بردهای مدار و قطعات الکترونیکی (به عنوان مثال خازن های پلی استایرن) نامناسب است. اگرچه استون به خودی خود قابل اشتعال است، اما به طور گسترده ای به عنوان یک حلال برای حمل و نقل و ذخیره ایمن استیلن استفاده می شود، که نمی توان به طور ایمن به عنوان یک ترکیب خالص تحت فشار قرار داد. ظروف حاوی مواد متخلخل ابتدا با استون و سپس استیلن پر می شوند که در استون حل می شود. یک لیتر استون می تواند حدود 250 لیتر استیلن را با فشار 10 بار (1.0 مگاپاسکال) حل کند. استون لاک ناخن را از بین می برد و پاک کردن آن را با یک سواب پنبه ای یا پارچه آسان می کند. استون  در بسیاری از مواد تمیز کننده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا به راحتی با آب مخلوط می شود و به سرعت در هوا تبخیر می شود.

استون برای تمیز کردن مواد آزمایشگاهی شیشه که رایج ترین و رایج ترین زمینه استفاده در صنایع شیمیایی هستند و خشک کردن با راندمان بالا در زمان کوتاه ترجیح داده می شوند. علاوه بر این با موادی مانند اسید سالیسیلیک و اسید گلیکولیک که به آن لایه برداری (پیلینگ شیمیایی) می گویند، برهم کنش می دهد و عامل کمکی در این روش ایجاد می کند. میزان تبخیر استون از آب و خاک بسیار زیاد است. استون به دلیل حلالیت بالای آن در آب مصرفی حیوانات یا گاهی اوقات میکروارگانیسم ها، یک آلاینده مهم زیرزمینی برای خاک است. برای ماهی ها، استون یک ماده بسیار مضر با مقدار LD50 آن 8.3 گرم در لیتر است. کاهش اکسیژن می تواند خطر قابل توجهی در سیستم هایی با فعالیت میکروبی مصرف کننده استون بالا ایجاد کند.

استون عمدتا به عنوان خوراک میانی برای پلاستیک های اکریلیک مورد استفاده برای لعاب، تابلوها، وسایل روشنایی و نمایشگرها و برای تولید بیسفنول A که به نوبه خود برای تولید رزین های پلی کربنات و اپوکسی استفاده می شود، مصرف می شود. رزین های پلی کربنات و اپوکسی هر دو در صنایع مختلف و در موارد بی شماری که هر روز با آن ها مواجه می شویم مورد استفاده قرار می گیرند. استون عمدتاً برای سنتز متاکریلات ها استفاده می شود، حدود نیمی از تولید استون در جهان به عنوان پیش ساز متیل متاکریلات استفاده می شود. استون پرمصرف ترین کتون در صنعت است. استون همچنین به عنوان حلال فرآیندی در ساخت نخ استات سلولز، پوشش‌های سطحی و محصولات مختلف دارویی و آرایشی استفاده می‌شود.

استون برای تثبیت استیلن برای حمل و نقل استفاده می شود. استون در ساخت تعداد زیادی از ترکیبات مانند اسید استیک، کلروفرم، مسیتیل اکسید ،  MIBK،  در ساخت ریون، فیلم های عکاسی، به عنوان یک حلال معمولی؛ و برای تصفیه پارافین ها کاربرد دارد.  حلال چربی ها، روغن ها، موم ها، رزین ها، لاستیک ها، پلاستیک ها، لاک ها، سیمان های لاستیکی استون است. استون حلالی است که غیر کومدون زا در نظر گرفته می شود و گاهی در تونرهای پوست استفاده می شود. استون بسته به غلظت و دفعات استفاده می تواند پوست را خشک و بسیار تحریک کند.

در صنعت حلال، استون جزء ترکیبات حلال در چسب های صنعتی اورتان، لاستیک نیتریل و نئوپرن است. استون حلال اولیه در چسب های نوع رزین و چسب های لاستیک کلردار حساس به فشار است. استون همچنین می‌تواند برای استخراج چربی‌ها، روغن‌ها، موم‌ها و رزین‌ها از محصولات طبیعی، موم‌زدایی از روغن‌های روان‌کننده و استخراج روغن‌های ضروری خاص استفاده شود. استون همچنین یک واسطه شیمیایی مهم در تهیه چندین حلال اکسیژن دار از جمله کتون ها، دی استون الکل، اکسید مزیتیل، متیل ایزوبوتیل کتون و ایزوفورون است.

استون به عنوان یک حلال یا حلال در آماده سازی موضعی و به عنوان کمکی در دانه بندی مرطوب استفاده می شود. استون همچنین هنگام فرمولاسیون قرص هایی با مواد فعال حساس به آب، یا حل کردن بایندرهای محلول در آب ضعیف در فرآیند دانه بندی مرطوب استفاده شده است. استون همچنین در فرمولاسیون میکروسفرها برای افزایش آزادسازی دارو استفاده شده است. استون به دلیل نقطه جوش پایین آن برای استخراج مواد حساس به حرارت از داروهای خام استفاده شده است.

استون در بدن

در انسان، استون محصول جانبی طبیعی تجزیه چربی است. بدن می تواند از راه های مختلفی انرژی بسازد. اولین مورد با تبدیل مواد غذایی مانند کربوهیدرات ها به گلوکز است. سپس بدن انسولین ترشح می‌کند که به سلول‌های بدن اجازه می‌دهد از گلوکز برای انرژی استفاده کنند یا مقداری از گلوکز را در چربی، کبد و ماهیچه‌ها ذخیره کنند. اما اگر فرد کربوهیدرات زیادی نمی خورد، بدن نمی تواند از گلوکز رژیم غذایی برای تامین انرژی استفاده کند. در عوض، به گلوکزی تبدیل می‌شود که برای ذخایر انرژی، از جمله در چربی، ذخیره می‌شود. اگر این اتفاق بیفتد، کبد شروع به تجزیه ذخایر چربی می کند. در فرآیند انجام این کار، بدن کتون ها را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کند. استون نوعی کتون است. هنگامی که بدن شروع به تولید کتون های اضافی می کند، این حالت به عنوان کتوز شناخته می شود. قرار گرفتن در کتوز می تواند برای برخی افراد بی خطر یا حتی مفید باشد. به عنوان مثال، رژیم کتوژنیک (کتو) عمدا حالت کتوز را القا می کند. شواهدی وجود دارد که این می تواند تشنج را در کودکان مبتلا به صرع کاهش دهد و تحقیقات در مورد مزایای بالقوه برای سایر بیماری ها ادامه دارد. اما داشتن کتون بیش از حد خطرناک است، به خصوص برای افراد مبتلا به دیابت. سطوح بالای کتون ها می تواند با افزایش اسیدیته خون فرد مرتبط باشد. این ممکن است به کتواسیدوز دیابتی (DKA) منجر شود، یک عارضه جدی که می تواند باعث کمای دیابتی یا مرگ شود.

کار با استون

  • منابع گرما و اشتعال مانند جرقه، شعله باز، سطوح داغ و تخلیه ساکن را از بین ببرید.
  • تابلوهای “سیگار ممنوع” را نصب کنید.
  • اتصالات الکتریکی و تجهیزات زمینی. گیره های زمین باید با فلز لخت تماس داشته باشند.
  • تا زمانی که تمام آثار محصول از بین نرود، روی ظرف خالی جوش، برش یا کار گرم انجام ندهید.

نگهداری استون

  • در محلی خنک، دارای تهویه مناسب، دور از نور مستقیم خورشید و دور از منابع حرارتی و اشتعال نگهداری شود.
  • ظروف اتصال الکتریکی و زمینی.
  • تهویه فشار و خلاء را در همه درام ها نصب کنید.
  • دریچه های مخزن ذخیره را به یک شعله گیر مجهز کنید.

مقالات مرتبط