شمع البارافين
| |
| المعرفات | |
|---|---|
| |
| بطاقة معلومات وكالة المواد الكيميائية الأوروبية | 100.029.375 |
| جامعة يوني |
|
| ملكيات | |
| جـ نـ هـ 2ن+2 | |
| مظهر | مادة صلبة بيضاء [1] |
| رائحة | عديم الرائحة |
| نقطة الغليان | > 370 درجة مئوية (698 درجة فهرنهايت) |
| ~1 ملغ/لتر [1] | |
| المخاطر | |
| نقطة الوميض | 200–240 درجة مئوية (392–464 درجة فهرنهايت؛ 473–513 كلفن) [1] |
باستثناء ما هو مذكور خلافًا لذلك، يتم تقديم البيانات للمواد في حالتها القياسية (عند 25 درجة مئوية [77 درجة فهرنهايت]، 100 كيلو باسكال).
مراجع صندوق المعلومات
| |
شمع البارافين (أو شمع البترول ) هو مادة صلبة ناعمة عديمة اللون مشتقة من البترول أو الفحم أو الزيت الصخري وتتكون من خليط من جزيئات الهيدروكربون التي تحتوي على ما بين 20 و40 ذرة كربون. يكون صلبًا في درجة حرارة الغرفة ويبدأ في الذوبان عند حوالي 37 درجة مئوية (99 درجة فهرنهايت)، [2] ونقطة غليانه أعلى من 370 درجة مئوية (698 درجة فهرنهايت). [2] تشمل التطبيقات الشائعة لشمع البارافين التزييت والعزل الكهربائي والشموع ؛ [3] يمكن تحويل شمع البارافين المصبوغ إلى أقلام تلوين .
الشموع البارافينية غير المصبوغة وغير المعطرة عديمة الرائحة ولونها أبيض مزرق. تم إنشاء شمع البارافين لأول مرة بواسطة كارل رايشنباخ في ألمانيا عام 1830 وكان بمثابة تقدم كبير في تكنولوجيا صناعة الشموع، حيث كان يحترق بشكل أنظف وأكثر موثوقية من شموع الشحم وكان إنتاجه أرخص. [4]
في الكيمياء، يستخدم البارافين مرادفًا للألكان ، للإشارة إلى الهيدروكربونات ذات الصيغة العامة C n H 2 n + 2. الاسم مشتق من الكلمة اللاتينية parum ("قليل جدًا") + affinis ، والتي تعني "يفتقر إلى الألفة " أو "يفتقر إلى التفاعلية "، في إشارة إلى طبيعة البارافين غير التفاعلية. [5]
ملكيات
يوجد شمع البارافين في الغالب على شكل مادة صلبة شمعية بيضاء عديمة الرائحة والطعم، ونقطة انصهارها النموذجية تتراوح بين حوالي 46 و68 درجة مئوية (115 و154 درجة فهرنهايت)، [6] وكثافتها حوالي 900 كجم/م 3 . [7] وهو غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه قابل للذوبان في الأثير والبنزين وبعض الإسترات . لا يتأثر البارافين بمعظم الكواشف الكيميائية الشائعة ولكنه يحترق بسهولة. [8] وتبلغ حرارة احتراقه 42 ميجا جول/كجم. [9]
يعد الهيدروكربون C 31 H 64 مكونًا نموذجيًا لشمع البارافين.
شمع البارافين هو عازل كهربائي ممتاز ، بمقاومته الكهربائية بين 10 13 و10 17 أوم متر . [10] وهذا أفضل من جميع المواد الأخرى تقريبًا باستثناء بعض المواد البلاستيكية (ولا سيما PTFE ). وهو مهدئ نيوتروني فعال واستُخدم في تجارب جيمس تشادويك عام 1932 لتحديد النيوترون. [11] [12]
شمع البارافين مادة ممتازة لتخزين الحرارة ، بسعة حرارية نوعية تبلغ 2.14–2.9 J⋅g −1 ⋅K −1 ( جول لكل جرام لكل كلفن ) وحرارة انصهار تبلغ 200–220 J⋅g −1 . [13] تم استخدام تبريد تغير الطور بشمع البارافين المقترن بمشعات قابلة للسحب لتبريد إلكترونيات مركبة القمر الجوالة أثناء البعثات المأهولة إلى القمر في أوائل السبعينيات. [ 14] يتمدد الشمع بشكل كبير عندما يذوب، لذلك يتم استخدامه في ترموستات عنصر الشمع للأغراض الصناعية والمنزلية، وخاصة السيارات. [15] [16]
إذا ذاب شمع البارافين النقي إلى نقطة الوميض التقريبية في وعاء زجاجي نصف مفتوح ثم تم تبريده فجأة، فقد تشتعل أبخرته تلقائيًا نتيجة للوصول إلى ضغط السائل المغلي . [17]
تاريخ
تم إنشاء شمع البارافين لأول مرة في عام 1830 من قبل الكيميائي الألماني كارل فون رايشنباخ عندما حاول تطوير طريقة لفصل وتنقية المواد الشمعية الموجودة بشكل طبيعي في البترول بكفاءة. يمثل البارافين تقدمًا كبيرًا في صناعة صناعة الشموع لأنه يحترق بشكل نظيف وكان تصنيعه أرخص من أنواع وقود الشموع الأخرى مثل شمع العسل والشحم . عانى شمع البارافين في البداية من نقطة انصهار منخفضة. تم علاج ذلك بإضافة حمض دهني . شهد إنتاج شمع البارافين طفرة في أوائل القرن العشرين بسبب نمو صناعات النفط وتعبئة اللحوم، والتي خلقت البارافين وحمض دهني كمنتجات ثانوية. [4]
تصنيع
المادة الخام للبارافين هي الشمع المتراخي ، وهو عبارة عن خليط من الزيت والشمع، وهو منتج ثانوي من تكرير زيوت التشحيم.
الخطوة الأولى في صنع شمع البارافين هي إزالة الزيت (إزالة الزيت أو إزالة الشمع) من الشمع المترهل. يتم فصل الزيت عن طريق التبلور. في أغلب الأحيان، يتم تسخين الشمع المترهل وخلطه بمذيب واحد أو أكثر مثل الكيتون ثم تبريده. مع تبريده، يتبلور الشمع من المحلول، ويترك الزيت فقط. يتم ترشيح هذا الخليط إلى تيارين: صلب (شمع بالإضافة إلى بعض المذيب) وسائل (زيت ومذيب). بعد استعادة المذيب بالتقطير، تسمى المنتجات الناتجة "شمع المنتج" (أو "شمع الضغط") و"زيت القدم". كلما انخفضت نسبة الزيت في الشمع، كلما تم اعتباره أكثر تكريرًا (نصف مكرر مقابل مكرر بالكامل). [18] يمكن معالجة شمع المنتج بشكل أكبر لإزالة الألوان والروائح. يمكن أخيرًا مزج الشمع معًا لإعطاء خصائص مرغوبة معينة مثل نقطة الانصهار والاختراق. يباع شمع البارافين إما في شكل سائل أو صلب. [19] [20] [21]
التطبيقات
في التطبيقات الصناعية، غالبًا ما يكون من المفيد تعديل خصائص بلورة شمع البارافين، عادةً عن طريق إضافة تفرع إلى سلسلة العمود الفقري الكربوني الموجودة. يتم التعديل عادةً باستخدام مواد مضافة، مثل بوليمرات EVA أو الشمع الميكروبلوري أو أشكال البولي إيثيلين . تؤدي الخصائص المتفرعة إلى بارافين معدّل ذو لزوجة أعلى وبنية بلورية أصغر وخصائص وظيفية معدلة. نادرًا ما يستخدم شمع البارافين النقي لنحت نماذج أصلية لصب المعادن والمواد الأخرى في عملية الشمع المفقود ، لأنه هش نسبيًا في درجة حرارة الغرفة ويمثل مخاطر التقطيع والكسر عند العمل. قد تكون الشمع الناعم والمرن، مثل شمع العسل ، مفضلة لمثل هذا النحت، ولكن "شمع الصب الاستثماري "، غالبًا ما يكون قائمًا على البارافين، مُصمم خصيصًا لهذا الغرض.
في مختبر علم الأنسجة أو علم الأمراض، يستخدم شمع البارافين لتشريب الأنسجة قبل تقطيع العينات الرقيقة. يتم إزالة الماء من الأنسجة من خلال قوى متصاعدة من الكحول (75٪ إلى مطلق)، ثم يتم تصفية الكحول في مذيب عضوي مثل الزيلين . ثم يتم وضع الأنسجة في شمع البارافين لعدة ساعات، ثم يتم وضعها في قالب مع الشمع لتبرد وتتصلب. ثم يتم قطع المقاطع على ميكروتوم .
استخدامات أخرى
- صناعة الشموع
- نحت الشمع
- تشحيم سلسلة الدراجة
- طلاءات للورق المشمع أو القطن المشمع
- شمع البارافين الصالح للأكل:
- الصب الاستثماري
- طلاءات مضادة للتكتل وطاردة للرطوبة ومانعة للغبار للأسمدة
- عامل تحضير العينات للفحص النسيجي
- مادة تشحيم الرصاص – مع مكونات أخرى، مثل زيت الزيتون وشمع العسل
- عامل مخفف للبلغم ، يستخدم عادة لتثبيت/إزالة حساسية المتفجرات العالية مثل RDX
- أقلام التلوين
- الوقود الصلب لمحركات الصواريخ الهجينة [22] [23]
- مكون من شمع ألواح التزلج وشمع الزلاجات وشمع ألواح التزلج
- الحبر. يستخدم كأساس للحبر الصلب، كتل شمعية بألوان مختلفة للطابعات الحرارية. يتم إذابة الشمع ثم رشه على الورق لإنتاج صور ذات سطح لامع.
- شمع الميكرو: [24] مادة مضافة للغذاء ، عامل تلميع يحمل الرقم E905
- التحقيقات الجنائية : يستخدم اختبار النترات شمع البارافين للكشف عن النترات والنتريت على يد المشتبه به في إطلاق النار
- العوامل المضادة للأوزون : تُستخدم مخاليط البارافين والشمع الدقيق في مركبات المطاط لمنع تشقق المطاط؛ ينتقل خليط الشمع إلى سطح المنتج ويشكل طبقة واقية. يمكن أن تعمل الطبقة أيضًا كعامل تحرير ، مما يساعد المنتج على الانفصال عن قالبه . [ 25]
- منظمات الحرارة والمحركات الميكانيكية ، كوسط توسع لتفعيل مثل هذه الأجهزة [16] [26]
- كمادة تعبئة لتغليف المكونات الإلكترونية مثل ميكروفونات الجيتار والمحولات والمحاثات ، لمنع دخول الرطوبة وتقليل الضوضاء الصوتية الناتجة عن الكهرومغناطيسية والتأثيرات الميكروفونية
- عمليات تصنيع المنسوجات، مثل تلك المستخدمة في خيط آيزنجارن .
- عامل تكثيف في العديد من الكرات الطلاءية
- مرطب في مستحضرات التجميل والعناية الشخصية مثل الفازلين .
- يمنع الأكسدة على سطح الفولاذ المصقول والحديد [27]
- مادة تغير الطور لتخزين الطاقة الحرارية
- يستخدمه MESSENGER (مركبة ميركوري الفضائية)، عندما لا تتمكن المركبة الفضائية من إشعاع الحرارة الزائدة. [28] [ فشل في التحقق ] [ رابط معطل ]
- صناعة الدروع والكتب الجلدية المغلية
- الحماية من الإشعاع النيوتروني
- حمامات الشمع للعلاجات المهنية والفيزيائية والعلاجات التجميلية
- يُعد البارافين فعّالاً في علاج هشاشة العظام في مفاصل اليد. ويتألف العلاج من العلاج بحمام البارافين المغطى بالغمس لمدة 15 دقيقة حتى يبرد البارافين لمدة خمسة أيام في الأسبوع. وقد ثبت أن استخدام حمام شمع البارافين يقلل من الألم أثناء الراحة وأثناء الأنشطة اليومية مقارنة بالمجموعات التي لم تتلق العلاج بالشمع. [29]
- تم العثور على تحسن في قوة القبضة وقوة الضغط لدى المرضى المصابين بمتلازمة النفق الرسغي وهشاشة العظام والتشنج وتيبس ما بعد الصدمة لأولئك الذين استخدموا العلاج بحمام البارافين جنبًا إلى جنب مع العلاج الطبيعي التقليدي في تعافيهم. وقد وجد أن المرضى الذين استخدموا العلاج بحمام البارافين قد حققوا درجات VAS وAUSCAN (درجات الألم) أقل مقارنة بأولئك الذين لم يفعلوا ذلك. [30]
- يستخدم في تشطيب الخشب
- يستخدم كوقود لإشعال النار
- تستخدم في مصابيح الحمم البركانية
السلامة المهنية
يمكن أن يتعرض الأشخاص للبارافين في مكان العمل عن طريق استنشاقه، وملامسته للجلد، وملامسته للعين. وقد حدد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حد التعرض الموصى به (REL) لتعرض أبخرة شمع البارافين بمقدار 2 مجم/م 3 على مدار يوم عمل مدته 8 ساعات. [31]
انظر أيضا
مراجع
- ^ سجل abc في قاعدة بيانات المواد GESTIS التابعة لمعهد السلامة والصحة المهنية
- ^ أب فرويند ، ميهالي. موزيس، جيولا (1982). منتجات البارافين: الخصائص والتقنيات والتطبيقات . ترجمة جاكاب، إ. أمستردام، هولندا: إلسفير. ص. 121. ردمك 978-0-444-99712-8.
- ^ المواد الخام وعمليات إنتاج الشموع أرشيف 21 مارس 2020 على موقع واي باك مشين ، AECM
- ^ "تاريخ الشموع". الرابطة الوطنية للشموع . تم استرجاعه في 25 فبراير 2016 .
- ^ "Paraffin, n". قاموس أوكسفورد الإنجليزي . أوكسفورد، إنجلترا: مطبعة جامعة أوكسفورد. مارس 2009.
- ^ ناصر، ويليام إي (1999). "الشمع الطبيعي والاصطناعي". في ماكيتا، جون جيه (المحرر). موسوعة المعالجة والتصميم الكيميائي . المجلد 67. نيويورك: مارسيل ديكر. ص 17. رقم ISBN 978-0-8247-2618-8.يمكن أن يختلف هذا على نطاق واسع، حتى خارج النطاق المذكور، وفقًا لعوامل مثل محتوى الزيت والبنية البلورية.
- ^ كاي، جورج ويليام كلاركسون؛ لابي، توماس هاول . "الخصائص الميكانيكية للمواد". جداول كاي ولابي للثوابت الفيزيائية والكيميائية . المختبر الفيزيائي الوطني . مؤرشف من الأصل في 11 مارس 2008. تم الاسترجاع في 25 أكتوبر 2013 .
- ^ Seager, Spencer L.; Slabaugh, Michael (19 January 2010). "Alkane interactions". Chemistry for Today: General, Organic, and Biochemistry . بلمونت، كاليفورنيا: سينجاج. ص. 364. ISBN 978-0-538-73332-8.
- ^ وينر، هاري (يناير 1947). "التحديد البنيوي لنقاط غليان البارافين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 69 (1): 17-20. doi :10.1021/ja01193a005. ISSN 0002-7863. PMID 20291038.
- ^ "مواد العزل الكهربائي". جداول كاي ولابي للثوابت الفيزيائية والكيميائية . المختبر الفيزيائي الوطني. 1995. مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2007. تم الاسترجاع في 25 أكتوبر 2013 .
- ^ "توهين النيوترونات السريعة: تهدئة النيوترونات وانتشارها". جداول كاي ولابي للثوابت الفيزيائية والكيميائية . المختبر الفيزيائي الوطني. مؤرشف من الأصل في 29 سبتمبر 2007. تم الاسترجاع في 25 أكتوبر 2013 .
- ^ رودس، ريتشارد (1981). صنع القنبلة الذرية . نيويورك: سايمون وشوستر. ص 163. ISBN 978-0-671-44133-3.
- ^ "السعة الحرارية النوعية". Diracdelta.co.uk موسوعة العلوم والهندسة . Dirac Delta Consultants Ltd، وارويك، إنجلترا. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2007. تم الاسترجاع في 25 أكتوبر 2013 .
- ^ دين، دبليو جي؛ كارو، زد إس (فبراير 1993). "البحث والتطوير لنظام التخزين/التبريد الحراري لمحطة الفضاء". التقرير النهائي لشركة لوكهيد للصواريخ والفضاء .
- ^ ترموستات حبيبات الشمع براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 4948043
- ^ ab Bodén, Roger. "Paraffin Microactuator" (PDF) . Materials Science Sensors and Actuators . University of Uppsala. مؤرشف من الأصل (PDF) في 8 فبراير 2012. تم الاسترجاع في 25 أكتوبر 2013 .
- ^ Husting, Chad (18 August 2019). "شمع البارافين – تفاعل طارد للحرارة: الحذر". Chemical Education Xchange . تم الاسترجاع في 18 أبريل 2023 .
- ^ "شمع البارافين (مكرر بالكامل)". مُكرر شمع الباراسات. مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2013. تم الاسترجاع في 21 ديسمبر 2012 .
- ^ "Wax Refining". The International Group, Inc. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2012. تم الاسترجاع 21 ديسمبر 2012 .
- ^ "شمع البارافين". هندسة البيتومين. مؤرشف من الأصل في 30 يونيو 2012. تم الاسترجاع في 21 ديسمبر 2012 .
- ^ "عملية التصنيع". Barasat Wax Refiner. مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2013. تم الاسترجاع 21 ديسمبر 2012 .
- ^ طاقم العمل (خريف 2004). "محرك الصاروخ يستخدم منتجًا منزليًا شائعًا للوقود" (PDF) . موقع OASIS Ocean Air Space Industry . 1 (3): 6. تم الاسترجاع في 28 نوفمبر 2008 .
- ^ تابور، أبيجيل (18 أبريل 2017). "من العناية بالأقدام إلى صاروخ الشاهين، يثبت شمع البارافين جدارته". NASA.gov . مؤرشف من الأصل في 27 مارس 2019. تم الاسترجاع في 26 مارس 2019 .
- ^ "مزيج من البارافين والشمع الميكروبلوري والفازلين والشمع - شمع ميكروبلوري". igiwax.com . مؤرشف من الأصل في 19 أكتوبر 2016 . تم الاسترجاع 29 أبريل 2017 .
- ^ (فرويند وموزيس 1982، ص 272)
- ^ أوجدن، سام؛ كلينتبيرج، لينا؛ ثورنيل، جريجر؛ هورت، كلاس؛ بودين، روجر (30 نوفمبر 2013). "مراجعة محركات تغيير طور البارافين المصغرة والصمامات والمضخات". ميكروفلويديكس ونانوفلويديكس . 17 : 53-71. doi :10.1007/s10404-013-1289-3. S2CID 85525659.
- ^ ديك، ويليام ب (1872). "موسوعة الإيصالات والعمليات العملية". نيويورك: ديك وفيتزجيرالد . تم الاسترجاع في 25 أكتوبر 2013 .
- ^ "معلومات عن الأجهزة". ناسا . 2007. تم الاسترجاع في 24 يناير 2017 .
- ^ بيزلي، جانين؛ وارد، ليان؛ نيبر فيشر، كاتي؛ هيوز، كاتيا؛ لونسفورد، ديانا؛ ليراس، كلوديا (أبريل 2019). "التدخلات العلاجية المحافظة لمفاصل الأصابع المصابة بالتهاب المفاصل العظمي: مراجعة منهجية". مجلة العلاج اليدوي . 32 (2): 153-164.e2. doi :10.1016/j.jht.2018.01.001. PMID 30017415. S2CID 51677624.
- ^ كيم، سانج-جيون؛ كانج، جونج وو؛ بو، جون هيوك؛ جين، دونج أوك؛ تشوي، سونج جاي؛ سونج، جوان جيو؛ جونغ، جاي هيون (مارس 2023). "فعالية العلاج بحمام البارافين لأعراض ووظيفة أمراض اليد: مراجعة منهجية وتحليل تلوي للتجارب العشوائية المُحكمة". مجلة علاج اليد . 36 (3): 706-712. doi :10.1016/j.jht.2022.10.005. PMID 36914488. S2CID 257500134.
- ^ "دليل الجيب للمخاطر الكيميائية الصادر عن مركز السيطرة على الأمراض والمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) – أبخرة شمع البارافين". cdc.gov . تم الاسترجاع في 27 نوفمبر 2015 .
روابط خارجية
- "الاستخدامات الغريبة للبارافين"، مجلة ساينتفك أمريكان ، 13 يوليو 1878، ص 19
