استون چیست و چرا تا این اندازه پرکاربرد است؟

آیا تا به حال به ترکیبات شیمیایی وسایل ساده‌ای که روزانه استفاده می‌کنید فکر کرده‌اید؟ موادی که شاید به ظاهر بی‌اهمیت باشند، اما نقش‌های بسیار متنوعی در زندگی ما ایفا می‌کنند. یکی از این مواد، استون است؛ ماده‌ای که شاید بیشتر شما آن را به عنوان یک لاک پاک‌کن بشناسید، اما در حقیقت استون فراتر از یک لاک پاک کن ساده است!

بد نیست بدانید که استون تنها یک محصول آرایشی نیست، بلکه در صنایع مختلف از داروسازی گرفته تا تولید رنگ و حتی ساخت قطعات الکترونیکی، نقش کلیدی دارد. همین گستردگی کاربرد است که این ماده شیمیایی را به یکی از اجزای جدانشدنی زندگی ما تبدیل کرده است. اما ما امروز در شیمی داکس قصد داریم در ابتدا به این سوال که استون چیست و چرا تا این اندازه پرکاربرد است؟ پاسخ بدهیم و در ادامه به شما بهترین فروشندگان استون را معرفی کنیم. کشف کنیم.

استون چیست و چه ساختاری دارد؟

خب بیایید در ابتدا استون را تعریف کنیم. استون یک ترکیب شیمیایی ساده با فرمول شیمیایی C₃H₆O است که به عنوان کوچک‌ترین و سبک‌ترین کتون شناخته می‌شود. این ماده بی‌رنگ و با بوی تند و خاص، به‌راحتی در آب حل می‌شود و به دلیل فراریت بالای خود به‌سرعت تبخیر می‌شود.

استون به طور طبیعی در بدن انسان (به عنوان یکی از محصولات متابولیسم چربی) وجود دارد و در مقیاس صنعتی نیز از طریق فرآیندهایی مانند تولید پروپیلن ساخته می‌شود. اگرچه ممکن است نام آن را بیشتر در محصولات آرایشی شنیده باشید، اما ماهیت شیمیایی استون و ویژگی‌های خاص آن، کاربردهای گسترده‌ای در بسیاری از صنایع برای آن فراهم کرده است.

تاریخچه پیدایش استون

تاریخچه استون به سال‌ها پیش برمی‌گردد و کشف آن را می‌توان به دو دانشمند برجسته نسبت داد که هرکدام به نوعی در پیشبرد این علم نقش داشتند. اولین بار ژان باپتیست دورما، شیمی‌دان فرانسوی، در سال 1832 استون را شناسایی کرد. او این ماده را به عنوان محصول جانبی تجزیه استات کلسیم با استفاده از حرارت کشف کرد. در آن زمان، استون به عنوان یک ترکیب ساده و بی‌رنگ با بوی تند شناخته شد و در طول سال‌ها، توجه بسیاری از شیمیدانان را جلب کرد.

در دهه‌های بعد، حییم وایزمن، دانشمند و سیاستمدار یهودی، روش تولید صنعتی استون را با استفاده از تخمیر میکروبی ابداع کرد. او در دوران جنگ جهانی اول، فرآیندی را به نام “فرآیند وایزمن” برای تولید استون به طور انبوه از طریق تخمیر باکتری‌ها، به ویژه باکتری Clostridium acetobutylicum معرفی کرد. این روش برای تولید استون به منظور ساخت مواد منفجره کاربرد داشت و در نهایت به توسعه صنعتی این ماده کمک بسیاری کرد. وایزمن نه تنها در علم شیمی بلکه در سیاست نیز نقش مهمی ایفا کرد و بعدها به عنوان اولین رئیس‌جمهور اسرائیل انتخاب شد.

انواع استون

همان طور که در بالا اشاره کردیم. استن به طور کلی یک ترکیب شیمیایی خاص با فرمول C₃H₆O است، اما بر اساس کاربردی که دارند، به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر دسته هم روش تولید منحصر به فرد خودش را دارد.از استون‌ها وجود دارند. در ادامه پر استفاده ترین مدل‌های استون را به شما عزیزان معرفی می‌کنیم.

1. استون صنعتی: این نوع استون که معمولاً برای مصارف صنعتی و تولید مواد شیمیایی استفاده می‌شود، دارای خلوص کمتری نسبت به استون‌های دارویی یا آزمایشگاهی است. این نوع استون به طور معمول در تولید رنگ‌ها، لاک‌ها، رزین‌ها و در فرآیندهای شیمیایی دیگر به کار می‌رود.
2. استون دارویی: این نوع استون دارای بالاترین خلوص است و برای مصارف پزشکی و دارویی، مانند پاک‌کننده‌ها و ضدعفونی‌کننده‌ها استفاده می‌شود. این استون ممکن است در تهیه داروها یا به عنوان یک حلال در آزمایش‌های علمی مورد استفاده قرار گیرد.
3. استون آزمایشگاهی: این نوع استون برای استفاده در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شود و خلوص بالایی دارد. معمولاً در تحقیقات علمی و آزمایش‌های شیمیایی برای حل کردن مواد مختلف و جداسازی ترکیبات شیمیایی از آن استفاده می‌شود.
4. استون فنی یا فنی-صنعتی: این نوع استون بیشتر در صنایع فنی مانند ساخت و تعمیرات خودرو و تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌شود. استون فنی به دلیل قدرت حلالیت بالا و قابلیت تبخیر سریع، در تمیزکاری و زدودن آلودگی‌ها از قطعات استفاده می‌شود.

کاربردهای شگفت انگیز استون

1. حلال در صنعت رنگ و لاک: استون به دلیل قدرت حلالیت بالا، یکی از حلال‌های اصلی در تولید رنگ‌ها و لاک‌ها است. این ماده به سرعت تبخیر می‌شود و به راحتی رنگ‌ها را رقیق می‌کند، بنابراین برای استفاده در انواع رنگ‌های روغنی، آکریلیک و لاک‌های ناخن بسیار کاربردی است. علاوه بر این، استون به عنوان یک حلال در پاک‌سازی قلم‌موها و تجهیزات نقاشی نیز استفاده می‌شود.
2. پاک‌کننده لاک ناخن: یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای استون، استفاده به عنوان پاک‌کننده لاک ناخن است. استون می‌تواند به راحتی لاک ناخن را از سطح ناخن پاک کرده و بافت ناخن را بدون آسیب جدی پاکسازی کند. این ماده در بسیاری از محصولات آرایشی و بهداشتی برای تمیزکردن لاک ناخن استفاده می‌شود.
3. تولید مواد منفجره: استون در تولید مواد منفجره مانند «کوردیت» نقش دارد. فرآیند وایزمن که در زمان جنگ جهانی اول توسعه یافت، تولید استون را از طریق تخمیر میکروبی برای استفاده در ساخت مواد منفجره بهبود داد. این کاربرد، استون را به ماده‌ای استراتژیک در صنعت جنگی تبدیل کرد.
4. حلال در صنایع شیمیایی: استون به عنوان حلال عمومی در صنایع شیمیایی برای حل کردن بسیاری از ترکیبات آلی و معدنی به کار می‌رود. در فرآیندهای مختلف شیمیایی مانند استخراج، تصفیه و تولید داروها، استون به عنوان یک حلال کارآمد استفاده می‌شود. این ماده به دلیل خواص حلالیتی قوی و تبخیر سریع، در آزمایشگاه‌ها و فرآیندهای صنعتی معمولی نیز کاربرد دارد.
5. استفاده در صنایع دارویی: استون در صنایع دارویی به عنوان حلال برای تولید داروها و واکسن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده در فرایند استخراج ترکیبات فعال دارویی از گیاهان یا مواد اولیه شیمیایی کاربرد دارد و به‌طور ویژه در تهیه داروهای مایع و تزریقی استفاده می‌شود.
6. تمیزکاری و ضدعفونی: به دلیل خاصیت حل‌کنندگی قوی، استون در تمیزکاری و ضدعفونی کردن سطوح و تجهیزات مختلف کاربرد دارد. این ماده می‌تواند انواع چربی‌ها، روغن‌ها و آلودگی‌ها را از سطوح مختلف از جمله فلزات و شیشه پاک کند. از این رو، در صنایع الکترونیک و خودروسازی نیز به عنوان تمیزکننده قطعات حساس به کار می‌رود.

خطرات و عوارض استون

استون اگرچه یک ماده مفید در صنایع مختلف است، اما استفاده نادرست از آن می‌تواند خطرات جدی برای سلامتی ایجاد کند. استون به شدت قابل اشتعال است و در صورت تماس با آتش یا حرارت، می‌تواند به سرعت آتش بگیرد. استنشاق بخارات استون به مدت طولانی یا در مقادیر زیاد می‌تواند به سیستم تنفسی آسیب زده و علائم مختلفی مانند سردرد، سرگیجه و تهوع را به همراه داشته باشد. در برخی موارد، تماس مداوم با پوست یا چشم‌ها ممکن است باعث تحریک و خشکی پوست یا آسیب به چشم‌ها شود.

در مورد سمیت استون، این ماده به طور کلی سمیت بالایی ندارد، اما در مقادیر زیاد می‌تواند به کبد و کلیه‌ها آسیب برساند. از این رو، برای افرادی که به‌طور مداوم با استون در تماس هستند، مانند کسانی که در صنایع رنگ و لاک فعالیت می‌کنند، استفاده از تجهیزات ایمنی مانند ماسک و دستکش ضروری است. به‌طور کلی، استون باید با احتیاط و در محیط‌های مناسب استفاده شود تا خطرات آن به حداقل برسد.

شرایط نگهداری استون (msds)

برای نگهداری ایمن استون، رعایت شرایط خاصی ضروری است. استون باید در محیطی خشک، خنک و دارای تهویه مناسب نگهداری شود تا از انباشته شدن بخارات آن جلوگیری شود. این ماده باید در ظرف‌های محکم بسته و مقاوم به شعله قرار گیرد و از منابع حرارتی، شعله‌های باز و جرقه‌زنی دور نگه داشته شود، زیرا استون به شدت قابل اشتعال است. همچنین، استون نباید در معرض نور مستقیم خورشید قرار گیرد.

از آنجا که استون در دماهای پایین تبخیر می‌شود و بخارات آن می‌تواند سمی باشد، باید در محیطی با تهویه مناسب نگهداری شود تا از تجمع بخارات خطرناک جلوگیری گردد. همچنین، باید از تماس آن با مواد ناآتش‌زا و مواد شیمیایی واکنش‌پذیر پرهیز کرد. در صورت نشت استون، باید سریعاً اقدام به پاکسازی کرده و منطقه را به خوبی تهویه نمود.

فرایند تولید استون

1. فرایند واکنش استیلن با آب (Hydration of Acetylene): در این روش، استیلن (C₂H₂) با بخار آب واکنش داده و در حضور کاتالیزگرهایی مانند سولفات مس یا فسفریک اسید، استون تولید می‌شود. این روش یکی از اصلی‌ترین روش‌های صنعتی برای تولید استون است.
2. فرایند وایزمن (Weyl Process) – تخمیر میکروبی: این فرایند از باکتری‌های خاص مانند Clostridium acetobutylicum برای تبدیل شکر به استون استفاده می‌کند. این فرآیند به‌ویژه در دوران جنگ جهانی اول برای تولید استون برای مواد منفجره به کار می‌رفت.
3. فرایند پارتو (Peroxidation Process) – تولید استون از پروپیلن: در این روش، پروپیلن (C₃H₆) تحت واکنش با اکسیژن و یک کاتالیزگر به پروکسیدها تبدیل می‌شود که سپس با هیدرولیز به استون تبدیل می‌شود. این فرایند در تولید مقادیر بالای استون مورد استفاده قرار می‌گیرد.
4. فرایند دی هیدراسیون ایزوپروپانول (Dehydration of Isopropanol): در این روش، ایزوپروپانول (C₃H₇OH) تحت شرایط دمایی بالا و در حضور کاتالیزگر اسیدی مانند آلومینا (Al₂O₃) قرار می‌گیرد که باعث از دست دادن مولکول آب و تبدیل آن به استون می‌شود.
5. فرایند هیدروژناسیون استیک اسید (Hydrogenation of Acetic Acid): در این فرآیند، استیک اسید (CH₃COOH) تحت هیدروژناسیون با هیدروژن و در حضور کاتالیزگرهایی مانند نیکل یا پلاتین قرار می‌گیرد و به استون تبدیل می‌شود. این روش در صنعت به‌طور گسترده برای تولید استون از استیک اسید استفاده می‌شود.

نحوه تولید استون در خانه

اگرچه تولید استون در خانه را اکیداً توصیه نمی‌کنیم، اما در شرایط خاص و با رعایت دقیق اصول ایمنی می‌توان این ماده را در مقیاس کوچک آزمایش کرد. یکی از ساده‌ترین روش‌ها برای تولید استون در خانه، واکنش بین استات کلسیم (که از ترکیب آهک و استیک اسید به دست می‌آید) و یک عامل محرک حرارتی است. در این روش، استات کلسیم با حرارت دادن در یک لوله آزمایشگاهی به استون تبدیل می‌شود. البته باید توجه داشت که این واکنش به علت ایجاد بخارات سمی و خطرناک باید در محیطی دارای تهویه مناسب و با رعایت تمامی تدابیر ایمنی انجام شود.

تفاوت استون با الکل در چیست؟

استون و الکل هر دو جزء مواد آلی هستند که در صنعت شیمیایی کاربرد فراوان دارند، اما تفاوت‌های عمده‌ای در ساختار شیمیایی و خواص آن‌ها وجود دارد. استون یک کتون است که فرمول شیمیایی آن C₃H₆O می‌باشد و گروه کربونیل (C=O) در ساختار آن قرار دارد، در حالی که الکل‌ها مانند ایزوپروپانول یا متانول، دارای گروه هیدروکسیل (-OH) هستند. این تفاوت در گروه‌های عاملی، خواص شیمیایی و فیزیکی این دو ماده را به طور قابل توجهی متفاوت می‌کند.

استون به‌طور معمول بیشتر در صنایع شیمیایی، آرایشی و پاک‌کننده‌ها استفاده می‌شود و به عنوان یک حلال عالی عمل می‌کند. در حالی که الکل‌ها معمولاً در صنایع دارویی، ضدعفونی‌کننده‌ها و به عنوان حلال‌های غیرقطبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، استون به شدت قابل اشتعال است و در دماهای پایین تبخیر می‌شود، در حالی که الکل‌ها ممکن است برای کاربری‌های خاصی نیاز به شرایط متفاوتی برای تبخیر و احتراق داشته باشند.

بازار جهانی استون

بازار جهانی استون در سال 2023 به حجم تقریبی 7.73 میلیون تن رسید و پیش‌بینی می‌شود که این بازار با نرخ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) 3.4% از سال 2024 تا 2032 به رشد خود ادامه دهد. این بازار از ارزش 5.2 میلیارد دلار در سال 2023 به 12.4 میلیارد دلار در سال 2033 خواهد رسید. بزرگترین تولیدکنندگان استون شامل شرکت‌های شیمیایی مطرح مانند شل، اینئوس و ال‌جی کم هستند که عمده ظرفیت تولید استون در مناطق شمال آمریکا، اروپا و آسیا متمرکز است. همچنین، آسیا و اقیانوسیه بیشترین سهم را در تولید و مصرف استون دارند و کشورهای بزرگی مانند چین و هند به دلیل رشد صنعتی و تقاضای بالا در بخش‌های مختلف، نقش کلیدی در این صنعت ایفا می‌کنند.

بزرگترین واردکنندگان استون شامل ایالات متحده، کشورهای اروپایی و کشورهای منطقه آسیا و اقیانوسیه هستند. در میان بخش‌های مختلف مصرف استون، بخش حلال‌ها بیشترین سهم را به خود اختصاص داده است که به دلیل استفاده گسترده از استون در تولید رنگ‌ها، پوشش‌ها، چسب‌ها و داروسازی است. تقاضا برای استون در این بخش‌ها همچنان در حال افزایش است و این امر موجب رشد پایدار بازار جهانی استون در سال‌های آینده خواهد شد​.

ما در ایران تولید استون داریم ولی هنوز به خودکفایی نرسیدیم و می‌توان گفت که بیشتر مصرف کننده این محصول به شمار می‌رویم تا تولیدکننده. باید بدانیم که تولید داخلی این محصول در ایران محدود است، و به طور کلی بیشتر نیاز کشور به استون از طریق واردات تأمین می‌شود. در سال‌های اخیر، کشورهای مختلفی مانند امارات متحده عربی، هند و آفریقای جنوبی، مهم‌ترین تأمین‌کنندگان استون برای ایران بوده‌اند. این واردات در مقایسه با صادرات استون ایران که عمدتاً به عراق و ارمنستان انجام می‌شود، در حجم بیشتری قرار دار

قیمت استون

قیمت استون به چندین عامل بستگی دارد. یکی از مهم‌ترین عوامل، هزینه تولید و تأمین مواد اولیه است که می‌تواند تحت تأثیر قیمت نفت و گاز طبیعی قرار گیرد، زیرا استون از مواد شیمیایی مشتق شده از نفت تولید می‌شود. علاوه بر این، شرایط بازار جهانی، تغییرات در عرضه و تقاضا، و تحریم‌ها نیز می‌توانند تأثیر زیادی بر قیمت آن داشته باشند. هزینه‌های حمل و نقل، نرخ ارز و هزینه‌های واردات نیز از جمله عواملی هستند که می‌توانند قیمت استون در کشورهای مختلف را تغییر دهند. همچنین، نوسانات قیمت انرژی و فرآیندهای تولید داخلی نیز می‌توانند بر قیمت استون در بازار تأثیرگذار باشند.

خرید و فروش استون

در فرآیند خرید و فروش استون، مهم‌ترین نکته این است که به معتبرترین و بهترین فروشندگان این ماده شیمیایی دسترسی پیدا کنید تا از کیفیت و قیمت مناسب برخوردار شوید. استون به عنوان یک ماده شیمیایی پرمصرف در صنایع مختلف، در بازارهای جهانی و داخلی در دسترس است. به همین دلیل، بررسی شرایط فروش، سابقه و اعتبار فروشندگان، و تطابق قیمت‌ها با استانداردهای روز از اهمیت بالایی برخوردار است. برای خرید استون، به فروشندگان شناخته‌شده و معتبر که محصولاتشان با استانداردهای بین‌المللی همخوانی دارد، مراجعه کنید تا مطمئن شوید که محصول خریداری شده کیفیت بالایی دارد و از نظر قیمت نیز رقابتی است.

نحوه دفع استون

برای دفع استون، باید از آن در برابر منابع آتش و گرما محافظت کرد. در صورت رهاسازی، استفاده از تهویه مناسب و سیستم‌های جذب بخارات ضروری است. در مقیاس کوچک، می‌توان استون را با مواد جاذب مانند خاک اره یا ماسه جذب کرده و سپس در محل‌های مخصوص دفع مواد شیمیایی خطرناک قرار داد. برای دفع‌های بزرگتر، باید از روش‌های شیمیایی تحت نظارت کارشناسان استفاده کرد تا از آلودگی محیط زیست جلوگیری شود. همچنین، مراجعه به دستورالعمل‌های MSDS استون برای رعایت نکات ایمنی مهم است.

بررسی جایگزین‌های استون

استون به دلیل ویژگی‌های خاص خود در صنایع مختلف کاربرد دارد، اما گاهی به دلیل ویژگی‌های خاصی مانند سمیت یا اشتعال‌پذیری، نیاز به استفاده از جایگزین‌های آن احساس می‌شود. برخی از مواد جایگزین برای استون عبارتند از:

1. ایزوپروپیل الکل (IPA): این ماده به عنوان یک پاک‌کننده و حلال در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مزایای استفاده از ایزوپروپیل الکل به به جای استون می‌توان به ایمنی بیشتر در برابر اشتعال و بخارات کمتر آن اشاره کرد. اما ایزوپروپیل الکل قدرت حل‌کنندگی کمتری نسبت به استون است.
2. اتانول: اتانول مشابه ایزوپروپیل الکل است و می‌تواند جایگزین خوبی برای استون در کاربردها و شرایط خاص خود باشد. مزایای اتانول به نسبت استن شامل ایمنی بیشتر و تجزیه زیستی راحت‌تر است. البته قدرت حل‌کنندگی کمتری هم دارد.
3. دی متیل سولفوکسیید (DMSO): این ماده در برخی از فرآیندهای شیمیایی و پزشکی جایگزین استون می‌شود. از مزایای این ماده شیمیایی می‌توان به قدرت حل‌کنندگی بالاتر در برخی از ترکیبات اشاره کرد، البته با توجه به سمیت بالای دی متیل سولفوکسیید باید با احتیاط بیشتری استفاده شود.
4. هگزان: این ماده به عنوان یک حلال صنعتی جایگزین استون در برخی از فرآیندهای استخراج می‌شود. از مزایای هگزان می‌توانیم به قیمت پایین‌تر و قدرت حل‌کنندگی مناسب آن اشاره کرد ولی هگزان به خاطر سمیت بالا، خطراتی را برای سلامتی انسان ایجاد می‌کند.

جمع بندی

همان طور که گفتیم، استون یک ماده شیمیایی پرکاربرد با ویژگی‌های خاص است که در صنایع مختلف از جمله تولید رنگ، رزین، داروسازی و لوازم آرایشی استفاده می‌شود. این ماده به دلیل قدرت حل‌کنندگی بالا، تبخیر سریع و قیمت مناسب، جایگاه ویژه‌ای در بازارهای جهانی دارد. تولید و مصرف استون به عواملی مانند هزینه مواد اولیه، شرایط بازار جهانی و میزان تقاضا وابسته است. در ایران، بخش عمده‌ای از نیاز به استون از طریق واردات تأمین می‌شود، هرچند ظرفیت‌هایی برای افزایش تولید داخلی وجود دارد.

از طرفی، استفاده از استون نیازمند رعایت نکات ایمنی است، زیرا ماده‌ای اشتعال‌پذیر و سمی است که در صورت استفاده نادرست، خطرات جدی برای سلامتی و محیط‌زیست ایجاد می‌کند. به همین دلیل، آشنایی با روش‌های دفع مناسب، جایگزین‌های ایمن‌تر، و رعایت شرایط نگهداری، اهمیت بالایی دارد. استون همچنان به عنوان یکی از مواد اصلی در بسیاری از صنایع باقی می‌ماند و توجه به بازارهای جهانی و استفاده بهینه از منابع داخلی می‌تواند به بهره‌وری بیشتر در این حوزه کمک کند.

سوالات متداول استن (FAQ)