נתרן פוליאקרילט (C3H3NAO2) N: מבנה, תכונות, שימושים, סיכונים - כִּימִיָה - 2025

Polyacrylate נתרן הוא תרכובת אורגנית של משקל מולקולרי גבוה במיוחד שנוצר מהאיחוד של יחידות רבות או חתיכות של תרכובת קטנה, acrylate נתרן. הנוסחה המולקולרית של נתרן פוליאקרילט היא (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , והפורמולה המורחבת של המונומר שלה היא –CH ₂ –CH (COONa) -.

נתרן פוליאקרילט כולל חתיכות חוזרות רבות בכל זאת. זהו polyelectrolyte anionic בגלל זה יש הרבה אניוני carboxylate -COO ^- , אשר טעונים שלילית. זה מה שנותן לו את התכונות הפיזיקו-כימיות העיקריות שלו, ומעדיף את השימושים הרבים שלה.

פורמולה של המונומר או חתיכה חוזרת של הפולימר פוליאקרילט נתרן, כאשר n מייצג את מספר הפעמים שהוא חוזר. מוסו. מקור: Wikimedia Commons.

יש לו זיקה רבה למים. הוא סופג אותו בקלות רבה ויוצר ג'ל. סופג את כל סוגי הנוזלים או התמיסות המימיות. מאפיין זה הופך אותו לשימוש למשל בחיתולים חד פעמיים ומפיות סניטריות.

הוא משמש גם באריזה לתעשיית המזון הטרי לספיגת עודפי מים שהם עשויים לייצר.

בגלל כמות המטענים השליליים הגדולה שלה, COO ^- משמש בחומרי ניקוי כדי לסייע בהשעיית חלקיקי לכלוך. זה עובד גם בתהליכים תעשייתיים שבהם הוא נדרש ללכוד יוני מתכת חיוביים כמו סידן, אלומיניום ומגנזיום.

נתרן פוליאקרילט אינו רעיל, אך חשוב מאוד לא להבלע אותו מכיוון שהוא יכול לספוג מים מליוק, להגדיל את נפחו ולגרום לחנק.

מבנה כימי

פוליאקרילט נתרן הוא פולימר ולכן הוא מורכב מחלקים בודדים רבים כולם זהים ומחוברים זה לזה. נתחים, חתיכות או יחידות כאלה נקראים מונומרים.

נתרן פוליאקרילט נוצר על ידי איחוד מולקולות רבות של נתרן אקרילט. כאשר מצטרפים, חתיכות הנתרן אקרילט מאבדות את הקשר הכפול.

מסיבה זו, לניתרן polyacrylate יש מבנה ללא קשרים כפולים, כאשר אניונים רבים של קרבוקסילאט ^- COO ^- ויוני נתרן Na ⁺ רבים מחוברים אליהם.

מכיוון שיש בו כל כך הרבה קבוצות אניוניות ^- COO ^- אומרים שזה פוליאלקטרוליט.

למונומר או לחתיכה נפרדת של נתרן פוליאקרילט יש שרשרת של שני אטומי פחמן וקבוצה –COO ^- Na ⁺ המחוברת אליו, כמפורט להלן: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

מבנה המונומר נתרן פוליאקרילט. הקווים המנוקדים מציינים את הקשרים עם מונומרים אחרים זהים לזה. אדגר 181. מקור: Wikimedia Commons.

כמות המונומרים יכולה להשתנות מכמה עשרות לכמה מאות.

מסיבה זו ממוקם n בנוסחת הפולימרים, מכיוון ש n מסמל את מספר המונומרים ומספר זה יכול להשתנות בהתאם למה שיצרן הפולימר רוצה.

מִנוּחַ

-סודיום פוליאקרילט

-מלח נתרן של חומצה פוליאקרילית

-מלחמת פולימר נתרן חומצה אקרילית

-מלח נתרן של הומופולימר חומצה דו-פרופנואית (הומופולימר פירושו שהוא פולימר הומוגני או שהוא מורכב מיחידות רבות מסוג אחד של מולקולה)

נכסים

מצב פיזי

אבקה מוצקה או גרגירים לבנים.

משקל מולקולרי

זה תלוי במספר המונומרים המרכיבים את הפולימר. פוליאקרילט נתרן עם משקולות מולקולריות של למשל, 1200, 2100, 8000 ו- 15000 מיוצר באופן מסחרי.

צְפִיפוּת

1.32 גרם / מ"ל ​​בחום של 25 מעלות צלזיוס.

pH

6-9

מְסִיסוּת

מסיסים מאוד במים.

תכונות כימיות

לסודיום פוליאקרילט יש זיקה גבוהה למים. תמיסות נתרן פוליאקרילט מימיות הן צמיגות מאוד ומציגות מיתרות גבוהה.

זהו פולימר סופג במיוחד, במיוחד של מים או נוזלים מימיים. מהירות ספיגת המים גבוהה מאוד.

מים נמשכים בקלות לפולימר זה, שכאשר הם נספגים הופכים לג'ל. ויש לו יכולת גבוהה מאוד לשמור על מים נספגים.

כל זה מוסבר מכיוון שהמימן במים יוצר גשרים קושרים עם האניון הקרבוקסילט ^- COO ^- של הפולימר. הקוטביות של מים וקבוצת הקרבוקסילאט מעדיפה את קשרי המימן הללו: –C - O- - -H - O - H.

נתרן פוליאקרילט מייצב גם תחליבות שמן במים. החלקים של מולקולת הפוליאקרילט הקשורים לשמן - CH _{2 -} CH - נקשרים אליו והחלקים היוניים או המים ^- COO ^- Na ⁺ נשארים בו. כך, טיפות השמן נשארות יציבות במים.

אחד המאפיינים האחרים שלו הוא שבגלל הכמות הגדולה של האני הקרבוקסילט –COO ^- נתרן פוליאקרילט יכול בקלות למשוך יוני חיובי או קטיוני מתכת כמו סידן Ca ²⁺ , מגנזיום Mg ²⁺ או אלומיניום Al ³⁺ . זה מצטרף אליהם בקלות ולא מרפה.

זה לא רעיל או מזהם והוא מתכלה.

להשיג

כדי להשיג נתרן פוליאקרילט, מגיבים תחילה חומצה אקרילית CH ₂ = CH-COOH ונתרן הידרוקסיד NaOH, על מנת להשיג נתרן אקרילט CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

האחרון נתון לחימום בנוכחות אמוניום פרסולפט (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ כדי להאיץ את תגובת הפילמור, כאשר כל מולקולה של נתרן אקרילט מחוברת לשלב הבא באמצעות הקשר הכפול.

התמיסה המתקבלת מכילה נתרן פוליאקרילט. ואז באמצעות אידוי בתנאים מסוימים מתקבל הפולימר היבש.

יישומים

כחומר סופג ביישומים שונים

נתרן פוליאקרילט משמש כסופג סופג בכמה מוצרים נפוצים. גרם אחד של פולימר זה יכול לספוג 300 עד 1000 גרם מים טהורים.

לדוגמה, הוא משמש בחיתולים חד פעמיים, מפיות סניטריות, רפידות הנקה וכלי בית אחרים. במקרים אלה הוא סופג ביעילות נוזלי גוף מימיים, כמו שתן או דם.

הוא משמש גם למניעת נשפכות נוזלים על ידי מיצוקן. זה מאפשר לך להתמודד עם נוזלי גוף על ידי לכידתם בג'ל יבש וחצי מוצק, מה שמקל על סילוקם.

בבתי חולים ומרפאות הוא משמש לניהול שפכים ובבקבוקים לשאיבת נוזלים. זה מאפשר חיסכון בכביסה, פחות מבוכה עבור מטופלים, והפחתת החלקות וההמולה עבור אנשי מקצוע בתחום הבריאות שלהם.

במוצרי ניקיון ובכביסה

פוליאקרילט נתרן משמש מעבה בתמיסות היפוכלוריט המשמשות בתערובות הלבנה.

זה גם חלק מתרכובות דטרגנט מכיוון שבמהלך הכביסה הוא משמש כחומר פיזור לחלקיקי לכלוך, שומר אותם במתלים, מגביר את הלובן ומשפר את ביצועי הניקוי הכלליים של חומרי ניקוי.

זה נובע מהמטענים השליליים או האוניוניים המרובים המסייעים בהשעיית חלקיקי לכלוך, מה שהופך אותו ליעיל ביותר בחומרי ניקוי גרגירים או אבקות וכביסה בחומציות pH בסיסית (כלומר בסיסית).

דטרגנטים מכילים נתרן פוליאקרילט המאפשר להם לשטוף טוב יותר בגדים. מחבר: פרנק הייבל. מקור: Pixabay.

בתעשיית המזון

נעשה בו שימוש נרחב כמעבה וסוכן הכנה תוך שימוש בתכונותיו הפיזיקו-כימיות.

הוא משמש, למשל, כחומר פיזור לפיגמנטים מינרלים או חומרי מילוי כמו סידן פחמתי או קאולין בעת ​​ייצור נייר או קרטון שבאים במגע עם כל סוגי המזון, למעט לשימוש במגע עם פורמולות לתינוק או חלב אם.

זה משמש גם כנספח נוזלים בחומרים שבאים במגע עם מזון. הוא סופג עודפי מים מכל מיני מזונות טריים, כמו עוף, דגים, בשר, ירקות ופירות.

אריזות מזון טרי עשויות להכיל נתרן פוליקרילט לספיגת המים שהם יכולים לשחרר. מחבר: Shutterbug75. מקור: Pixabay.

בתעשיות המייצרות סוכר השימוש בהן במהלך אידוי מים ממיצי סלק או קנה סוכר מאפשר לכידת יוני מתכת ובכך לשלוט על היווצרותם של מצרכים מינרליים בציוד.

בחוויות לשיפור התאוששותו של שמן שיורי

בתעשיית הנפט, משתמשים בו כיום בשילוב עם פולימרים אקריליים אחרים כדי לעבות את המים המוזרמים לבארות ולהעדיף הסרה יעילה של שמן שיורי להתאוששות.

בנוסף, נתרן פוליאקרילט שימש בבדיקות למניעת משקעים של סידן ומגנזיום ובכך למניעת זינוק של ציוד במהלך התאוששות נפט מבארות הצפות פולימר.

בתעשיית הפלסטיק

לרוב מתווסף נתרן פוליאקרילט לפוליוויניל כלוריד, או לפלסטיק מסוג PVC (PolyVinyl Chloride) כמתקן לחוזק השפעה ועזר לעיבוד.

צינורות PVC המשמשים לבניית בתים ומבנים עשויים להכיל פוליאקרילט נתרן כדי להגביר את עמידותם. מחבר: פיזואיקן. מקור: Pixabay.

אחד המאפיינים שעליו להיות חייבים למלא את הפונקציות הללו הוא זה של קיום אי-מעורבבות (לא ערבוב) עם הפולימר האחר, ליצירת אזורים עצמאיים קטנים.

יחד עם זאת עליו ליצור כמה קשרים חזקים בין-ממשקיים עם פולימר הבסיס או המטריצה ​​כדי לאפשר העברת מתח טובה דרך קשרים אלה.

אם משנה ההשפעה תואם מדי או שאינו ניתן לפירוק, הוא לא ישפר את עמידות ההשפעה, אך אם הוא אינו תואם לחלוטין, מתחם הבסיס מאבד מכוחו או קשיחותו.

מסיבה זו, נתרן פוליאקרילט שימושי ביישום זה.

ביישומים שונים

נתרן פוליאקרילט משמש בתעשיית העיסה והנייר כחומר פיזור.

זה נובע מיכולתו לרצף או ללכוד (ולא לשחרר) קטיונים רב-ערכיים מזיקים (כלומר רב-טעונים), כמו אלומיניום Al ³⁺ וסידן Ca ²⁺ , המורכבים עם אלה.

הוא עמיד בפני pH גבוה, טמפרטורות גבוהות וכוחות גזירה או גזירה גבוהים. עם זאת, אם הקטיונים הרב-ערכיים נמצאים בריכוז גבוה, הם יכולים לזרז את הפוליאקרילט ולגרום לו לאבד את יעילותו.

הוא משמש גם בתעשיית הקוסמטיקה כמעבה ומחליב.

בשל יכולתו לספוג מים במהירות, הוא משמש כחוסם מים בכבלי סיבים אופטיים. אלה הם הכבלים המשמשים להעברת אות האינטרנט והטלפון.

בתוך כבלי הסיבים האופטיים יש נתרן פוליאקרילט לספיגת כל לחות שיכולה לחדור אליהם ולמנוע נזק. מחבר: שועל פלאנט. מקור: Pixabay.

נתרן פוליאקרילט הוא זה שממלא את אריזות הג'ל הקרות המשמשות לטיפול בכאבים הנגרמים כתוצאה ממכות או פציעות, או להובלת תרופות או פרחים.

תיק ג'ל קר המשמש להקלה על כאבים מפציעות ספורט. יאמאדה קאזויוקי מהיגאשי בטסון, יפן. מקור: Wikimedia Commons.

עם נתרן פוליקרילט, מיוצרים בובות קטנות המתרחבות או גדלות בנפח כשנותרים להשרות במים.

סיכונים

אף כי נתרן פוליאקרילט אינו רעיל, בליעת גרגיריו דרך הפה גורמת להם להתרחב במגע עם הרוק.

כתוצאה מכך, בליעתו היא סיכון משמעותי מכיוון שהיא עלולה לגרום לחסימת דרכי הנשימה. פירוש הדבר שהוא יכול להכשיל את הנשימה. מצד שני, אם הוא נשאף בכמויות קטנות, לא מספיק בכדי לגרום לחסימה, הוא מרגיז את הנשימה בגלל תכונות הייבוש שלו.

נתרן פוליאקרילט נמצא יותר ויותר בשימוש בבתי חולים רפואיים ובסיעודיים, המונחים בבקבוקי שתן ליד חולים, מה שהופך את הסיכון לחולים קשישים מבולבלים לבלוע אותו.

מסיבה זו, יש לעקוב באופן רציף אחר סוגים אלו של חולים.

זה לא מגרה את העור. זה לא דליק.

הפניות

1. Bajpai, P. (2015). כימיקלים לעיסה ונייר. מלחי פוליאקרילט. בענף עיסת נייר. התאושש מ- sciencedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). ריח ביחס לפולימרים שונים. פוליאקרילט. בספר ידני ריחות בחומרים פלסטיים (מהדורה שנייה). התאושש מ- sciencedirect.com.
3. בורקט סנט לורן, ג'יי (2007). ניקוי כביסה של טקסטיל. פולימרים. בספר ידיים לניקוי / טיהור משטחים. התאושש מ- sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. et al. (2018). סכנת חנק בגלל בליעת Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). עקרונות השפלה תרמית. פוליאקרילט. בשפלות ויציבות PVC. התאושש מהמדע.
6. מדינה-טורס, ל 'ואח'. (2014). ריאולוגיה של נתרן פוליאקרילט כחומר מתחלב המועסק בתחליבות קוסמטיות. מחקר כימיה תעשייתית והנדסית 2014, 53, 47, 18346-18351. התאושש מ- pubs.acs.org.
7. ספר כימי. (2016). נתרן פוליאקרילט. התאושש ב- Chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). פולימר סופר סופג (SAP). התאושש מ- sapgel.com.