فهرست عناوین
- مقدمه
- ویژگی های فیزیکی متانول
- ظاهر و بو
- پارامترهای فیزیکی کلیدی متانول
- ویژگی های شیمیایی متانول
- اسیدیته و بازی
- احتراق و اشتعال پذیری
- واکنش پذیری با مواد دیگر
- تبدیلات شیمیایی رایج
- کاربردهای صنعتی
- ۱. متانول در تولید سوخت
- ۲. استفاده به عنوان حلال
- ۳. پیش‌ساز فرمالدهید و پلاستیک ها
- ۴. محصولات خودرویی و زمستانی
- ایمنی و تأثیرات زیست‌محیطی
- سمیت و نکات ایمنی
- اقدامات ایمنی
- طبقه بندی GHS
- نگرانی های زیست‌محیطی
- نتیجه گیری
- روند های آینده
- مراجع
نوشته شده توسط شرکت صنایع متانول ایران
منتشر شده توسط شرکت صنایع متانول ایران
تاریخ انتشار مقاله : 25-02-1404
تاریخ بروزرسانی مقاله : 25-02-1404
تعداد کلمات : 1034
آدرس مقاله : لینک مقاله
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی کلیدی متانول
مقدمه
متانول (CH₃OH) که با نام های متیل الکل یا الکل چوب نیز شناخته میشود، ساده‌ترین نوع الکل آلیفاتیک در خانواده ترکیبات آلی است. ساختار آن شامل یک گروه متیل (CH₃–) متصل به گروه هیدروکسیل (–OH) می‌باشد. این ماده مایعی بی‌رنگ، فرّار و قابل اشتعال است که بویی شبیه الکل دارد و در صنایع تولید مواد شیمیایی، فناوری سوخت و آنالیزهای آزمایشگاهی کاربرد گسترده‌ای دارد.
در سطح جهانی، تولید متانول از ۱۰۰ میلیون تن در سال فراتر رفته است و عمدتاً از طریق هیدروژناسیون کاتالیستی مونوکسید کربن حاصل از گاز طبیعی به دست می‌آید. به دلیل تنوع بالای کاربردها، متانول نقش خوراک ورودی مهمی در بخش‌های مختلف صنعتی همچون انرژی، پلاستیک، خودرو و دارو ایفا میکند.
درک دقیق ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متانول برای صنایعی که با این ماده درگیر هستند از جمله در فرآوری، ذخیره‌سازی و تبدیل آن، امری ضروری است.
ویژگی های فیزیکی متانول
خصوصیات فیزیکی متانول رفتار آن را در حین انبارداری، استفاده و کاربردهای صنعتی تعریف میکند. ترکیب منحصربه‌فردی از خواص قطبی و غیرقطبی دارد که آن را در شرایط مختلف بسیار محلول و واکنش‌پذیر می‌سازد.
ظاهر و بو
- رنگ: شفاف و بی‌رنگ
- بو: کمی شیرین و الکلی
- حالت در دمای اتاق: مایع
پارامترهای فیزیکی کلیدی متانول
| ویژگی | مقدار | یادداشت / واحد |
|---|---|---|
| فرمول مولکولی | CH₃OH | – |
| جرم مولکولی | 32.04 | گرم بر مول |
| نقطه ذوب | –97.6 | درجه سانتی‌گراد |
| نقطه جوش | 64.7 | درجه سانتی‌گراد |
| چگالی (۲۰ °C) | 0.7918 | گرم بر سانتی‌متر مکعب |
| ویسکوزیته (۲۰ °C) | 0.544 | میلی پاسکال ثانیه |
| حلالیت در آب | کامل | در تمام نسبت‌ها |
| حلالیت در حلال های آلی | قابل حل در استون و اتر | محدود در هگزان |
| نقطه اشتعال | 11 | درجه سانتی‌گراد |
| فشار بخار (۲۰ °C) | ~12.3 | کیلوپاسکال |
| ضریب شکست نور (۲۰ °C) | 1.328 | – |
این ویژگی ها شامل نقطه جوش پایین، قابلیت اختلاط بالا با آب و فرّار بودن، متانول را به یک حلال و جزء سوختی ایده‌آل تبدیل کرده است.
ویژگی های شیمیایی متانول
متانول رفتارهایی مشابه الکل ها و اسیدهای ضعیف از خود نشان میدهد. واکنش پذیری آن بیشتر ناشی از وجود گروه عاملی هیدروکسیل است.
اسیدیته و بازی
این مقدار نشان میدهد که متانول اسیدی بسیار ضعیف است، فقط کمی قوی‌تر از آب. این ماده در شرایط بازی قوی قادر به دادن پروتون و تشکیل یون متوکسید (CH₃O⁻) می‌باشد.
احتراق و اشتعال پذیری
متانول بسیار اشتعال‌پذیر است و با شعله‌ای آبی و بدون نور می‌سوزد.
واکنش احتراق:
۲CH₃OH + ۳O₂ → ۲CO₂ + ۴H₂O ΔH = –726 kJ/mol
این واکنش گرمازا در سلول های سوختی متانولی و موتورهای احتراق مستقیم به کار میرود.
واکنش پذیری با مواد دیگر
- با اسیدها: تولید استرهای متیلی مانند متیل استات
- با بازها: تولید متوکسید که در واکنش های ترانس استریفیکاسیون کاربرد دارد
- با اکسیدکننده ها: اکسید شدن به فرمالدهید و سپس اسید فرمیک
- با فلزات: واکنش با فلزات قلیایی مثل سدیم و پتاسیم و تولید گاز هیدروژن
تبدیلات شیمیایی رایج
- عامل متیله کننده: برای متیله کردن فنول ها و آمین ها
- تولید فرمالدهید: از طریق اکسیداسیون کاتالیستی (کاربرد صنعتی اصلی)
- ترانس‌استریفیکاسیون: ماده اصلی در تولید بیودیزل
کاربردهای صنعتی
متانول فقط یک ماده اولیه نیست، بلکه در صنایع مختلف نقش کاربردی مهمی دارد. دامنه کاربردهای صنعتی آن با افزایش توجه به سوخت های کم‌کربن در حال گسترش است.
۱. متانول در تولید سوخت
- عامل افزودنی: به بنزین افزوده میشود تا بازده احتراق را افزایش دهد
- خوراک بیودیزل: در ترانس‌استریفیکاسیون تری‌گلیسیریدها به متیل استرها
- سلول سوختی مستقیم متانولی: برای وسایل قابل حمل و خودروها
۲. استفاده به عنوان حلال
- استخراج های آلی
- آنالیز HPLC و GC
- تولید جوهر، رنگ ها و چسب ها
۳. پیش‌ساز فرمالدهید و پلاستیک ها
حدود ۳۰ درصد از متانول تولید شده در جهان برای سنتز فرمالدهید استفاده میشود.
فرمالدهید سپس در موارد زیر کاربرد دارد:
- پلاستیک های پلی‌استال
- رزین های فنل-فرمالدهید
- فوم های اوره-فرمالدهید
۴. محصولات خودرویی و زمستانی
- مایع شیشه‌شوی خودرو
- ضد یخ و یخ‌زدا
- متانول نقطه انجماد آب را کاهش داده و سریع تبخیر میشود
ایمنی و تأثیرات زیست‌محیطی
سمیت و نکات ایمنی
متانول از راه خوراکی، تنفسی و جذب پوستی سمی است.
- LD₅₀ خوراکی در موش: حدود ۵۶۲۸ میلی‌گرم بر کیلوگرم
- مصرف حتی ۱۰ میلی‌لیتر ممکن است باعث کوری شود؛ ۳۰ میلی‌لیتر میتواند کشنده باشد
متانول در بدن به فرمالدهید و سپس به اسید فرمیک متابولیزه میشود که برای اعصاب بینایی و سیستم عصبی مرکزی بسیار سمی هستند.
اقدامات ایمنی
- استفاده در مکان های دارای تهویه مناسب
- دور از شعله، مواد اکسیدکننده و منابع اشتعال نگهداری شود
- استفاده از وسایل حفاظت فردی: دستکش، عینک، هود آزمایشگاهی
طبقه بندی GHS
- کلمه هشدار: خطر
- طبقه بندی ها:
- مایع قابل اشتعال (دسته ۲)
- سمیت حاد (دسته ۳)
- سمیت اعضای خاص – مواجهه مکرر (دسته ۲)
نگرانی های زیست‌محیطی
- در محیط زیست به‌سرعت تجزیه میشود
- تجمع زیستی ندارد
- اما غلظت های بالا میتواند به موجودات آبی آسیب بزند
نتیجه گیری
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد متانول، آن را به ماده‌ای غیرقابل جایگزین در صنعت مدرن تبدیل کرده است. نقطه جوش پایین، قطبیت بالا و ساختار ساده آن، کاربردهایی در فناوری سوخت، حلال ها، تولید پلیمر و سنتز شیمیایی فراهم می آورد.
با وجود خطرات ایمنی و سمیت متانول، پروتکل ها و مقررات مناسب، استفاده گسترده و ایمن از آن را ممکن ساخته‌اند.
روند های آینده
- تولید پایدار متانول از هیدروژناسیون CO₂ و زیست‌توده در حال رشد است
- متانول ممکن است نقشی کلیدی در انتقال به سامانه های انرژی کم‌کربن و ذخیره‌سازی هیدروژن سبز ایفا کند
به عنوان یک ماده شیمیایی تجاری و حامل انرژی استراتژیک، متانول در دهه های آینده در قلب نوآوری صنعتی و شیمی سبز باقی خواهد ماند.
مراجع
- وب‌سایت NIST Chemistry WebBook، موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا
- PubChem، موسسه ملی سلامت آمریکا
- کتاب مرجع CRC Handbook of Chemistry and Physics، نسخه ۱۰۲
- نشریه Journal of Industrial & Engineering Chemistry
- نشریه Journal of Hazardous Materials
