Mis on lahusti? Tüübid, omadused ja kasutusvaldkonnad
Lahusti on aine, mis muudab või kannab teise aine lahustumise protsessi – see tähendab, et lahusti võtab vastu ja jaotab teise aine molekulid või ioonid endas nii, et tekib ühtlane lahus. Lahusti võib aidata lahustada tahke, vedela või gaasilise lahustunud aine osakesi. Kuigi lahustid on kõige sagedamini vedelikud, võib lahusti olla ka tahke aine või gaas; igapäevaelus ja enamikus protsessides on kõige levinumaks lahustiks vesi.
Enamik tööstuslikes ja laboratoorsetes rakendustes kasutatavatest lahustitest on orgaanilised ehk süsinikku sisaldavad keemilised ühendid. Neid nimetatakse orgaanilisteks lahustiteks. Orgaanilised lahustid on sageli madala keemistemperatuuriga ning aurustuvad kergesti, mistõttu neid saab vajadusel eemaldada destilleerimise teel, jättes lahustunud aine alles. Hea lahusti ei tohi lahustunud ainega oluliselt keemiliselt reageerida – tal peab olema inertne käitumine (inertsus) suhtes, et lahustatava aine omadused säiliksid.
Lahusteid kasutatakse ka ühendite eraldamiseks segust: lihtne näide on kohvi või tee valmistamine kuuma veega – kuum vesi lahustab maitse- ja lõhnaained ning eraldab neid ubadest või teelehtedest. Lahustid on tavaliselt läbipaistvad vedelikud, mõnel juhul värvitud, ja paljudel on iseloomulik lõhn. Kontsentratsioon kirjeldab, kui palju ainet on lahustatud kindlas mahus lahustis. Lahustuvus tähendab maksimaalset kogust aineid, mis mingis lahustis antud temperatuuril täielikult lahustub.
Tüübid ja klassifikatsioon
Lahusteid saab jagada mitmel viisil:
- Veesed (polaarseid) – näiteks vesi, mis sobib hästi ioonsete ja polaarsete ühendite lahustamiseks.
- Orgaanilised (mittevesised) – alkoholid, ketoonid, eeterid, aromaatsed ja alifaatsed süsivesinikud jm; nendega lahustuvad hästi mitmed orgaanilised ained.
- Protoksi ja aprotoksi lahustid – sõltuvalt sellest, kas lahustil on võimalik annetada või vastu võtta vesinikioone (H‑sidemeid).
- Mobiilsus ja segatavus – mõned lahustid on üksteisega täielikult segatavad (miscible), teised moodustavad eraldiseisvaid kihte.
- Anorgaanilised lahustid – näiteks sulav sool, vedel ammoniaak või vääveldioksiid erandjuhtudel tööstuses ja teaduses.
Põhiomadused, mida lahustitel hinnatakse
- Polariteet – mõjutab, milliseid aineid lahustub (»sarnane lahustab sarnast«).
- Keemistemperatuur ja aurustumiskiirus – määravad, kui kergesti lahusti aurustub ja kas seda saab kergesti eemaldada.
- Dielektriline konstant – oluline ioonsete ühendite lahustuvuse ja reaktsioonide puhul.
- Lahustuvus – maksimaalne lahustatava aine hulk antud tingimustel.
- Keemiline inertsus – oluline, et lahusti ei muuda lahustatavat ainet ega osale kõrvalreaktsioonides.
- Plahvatus- ja süttimisrisk – paljud orgaanilised lahustid on kergesti süttivad; hinnatakse ka aururõhku ja süttimispiiri.
- Toksilisus ja keskkonnamõju – mõned lahustid on mürgised, põhjustavad ärritusi või on kantserogeensed; ka õhu ja vee reostus on oluline kaaluda.
Kasutusvaldkonnad ja näited
Orgaanilisi lahusteid kasutatakse laialdaselt kodus, tööstuses ja laboris. Näited olemasolevatest rakendustest:
- Keemilises puhastuses kasutatakse sageli kloritud lahusteid, näiteks tetrakloroetüleen.
- Värvide ja lakkide lahjendajatena kasutatakse aromaatseid ja alifaatseid hüdrokarboone nagu tolueen ja tärpentin.
- Küünelaki eemaldajad ja mõned liimid baseeruvad lahustitel nagu atsetoon, metüülatsetaat ja etüülatsetaat.
- Plekieemaldajad ja lahustid rasva eemaldamiseks võivad sisaldada heksaani või bensiinieetrit.
- Detergentides ja puhastusvahendites kasutatakse looduslikest ainetest saadud lahusteid nagu tsitruseliste terpeenid (tsitruseliste terpeenid).
- Parfüümide ja desinfitseerimisvahendite koostisosadena kasutatakse alkohole, näiteks etanool.
- Paljudes keemilistes sünteesiprotsessides valitakse lahusti nii reaktsiooni soodustamiseks kui ka toodete eraldamiseks ja puhastamiseks.
- Anorgaanilisi lahusteid kasutatakse teaduslikes uuringutes ja mõnes tehnoloogias, kus orgaanilised lahustid ei sobi.
Ohutus ja keskkonnamõju
Lahustite käsitlemisel on oluline pöörata tähelepanu tervisele ja keskkonnale. Paljud orgaanilised lahustid on lenduvad orgaanilised ühendid (VOC), mis võivad soodustada õhu saastumist ja põhjustada terviseprobleeme. Mõned soovitused ja ohutusprintsiibid:
- Kasutada sobivaid isikukaitsevahendeid: kaitsekindaid, kaitseprille ja vajadusel hingamisteede kaitset.
- Tagada hea ventilatsioon ja kasutada vajadusel lokaalseid väljatõmbeid.
- Säilitada lahusteid originaalpakendites, tihedalt suletult ja eemal soojusallikatest ning põlevatest ainetest.
- Vältida juhuslikku valamist kanalisatsiooni või pinnasesse; jäätmed tuleb käidelda vastavalt ohtlike jäätmete õigusaktidele.
- Teavitada töökeskkonnaohutuse juhendmaterjalidest ja järgida lubatud kontsentratsioonide piiranguid (nt töökeskkonna normid).
Kuidas valida ja säilitada lahustit
Lahusti valik sõltub eesmärgist: millist ainet tuleb lahustada, millistes temperatuuritingimustes, kas vajalik on kergesti eemaldatav lahusti (aurustumine või destilleerimine), ning millised on ohutus- ja keskkonnanõuded. Mõned praktilised nõuanded:
- Vali lahusti, mille polariteet sobib lahustatava ainega.
- Kui eesmärgiks on kristallide saamine või puhastamine, eelistada lahusteid, mida saab eemaldada ilma aine kahjustamata (madal keemistemperatuur, sobiv aururõhk).
- Kontrolli lahusti stabiilsust ja võimalikku reaktiivsust teiste ainetega (oksüdeerijad, tugevad alused või happed jne).
- Säilita lahusteid jaekaubanduses ja tööstuses märgistatud, tulekindlates kappides ja eemal toidust ning joogiveest.
Lõpetuseks
Lahustid on kemikaalide maailmas keskne tööriist, mis võimaldab lahustada, segada, eraldada ja töödelda väga erinevaid aineid. Õige lahusti valimine ja vastutustundlik kasutamine tagavad protsesside efektiivsuse ning vähendavad tervise- ja keskkonnariske. Kui töötate lahustitega, tutvuge alati ohutuskaartidega ja kohalduvate regulatsioonidega ning järgige parimaid tööpraktikaid.
Tervis ja ohutus
Mõned lahustid, sealhulgas kloroform ja benseen (bensiini koostisosa), on kantserogeensed. Paljud teised võivad kahjustada siseorganeid, nagu maks, neerud või aju. Paljud neist võivad ka kergesti süttida. Ohutu töötamise viisid on järgmised:
- Lahustiaurude tekkimise vältimine, töötades suitsulõõris, kohalikus väljatõmbeventilatsioonis (LEV) või hästi ventileeritud ruumis.
- Hoidke hoiukonteinerid tihedalt suletuna
- Mitte kunagi ei tohi kasutada lahustite läheduses lahustite lahtist tuld, selle asemel tuleb kasutada elektrikütet.
- Plahvatuste ja tulekahjude vältimiseks ärge kunagi loputage tuleohtlikke lahusteid kanalisatsioonitorust alla.
- Lahustiaurude sissehingamise vältimine
- Vältida lahusti kokkupuudet nahaga - paljud lahustid imenduvad kergesti naha kaudu. Samuti kipuvad nad nahka kuivatama ning võivad põhjustada haavu ja haavu.
Levinud lahustite omaduste tabel
Lahustid on rühmitatud mittepolaarseteks, polaarseteks aprotilisteks ja polaarseteks protilisteks lahustiteks ning järjestatud suureneva polaarsuse järgi. Polaarsus on antud dielektrilise konstandina. Veest raskemate mittepolaarsete lahustite tihedus on rasvases kirjas.
| Lahusti | Keemiline valem | Keemistemperatuur | Dielektriline konstant | |
| Mittepolaarsed lahustid | ||||
| CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 | 69 °C | 2.0 | 0,655 g/ml | |
| C6H6 | 80 °C | 2.3 | 0,879 g/ml | |
| Tolueen | C6H5-CH3 | 111 °C | 2.4 | 0,867 g/ml |
| Dietüüleeter | CH3CH2-O-CH2-CH3 | 35 °C | 4.3 | 0,713 g/ml |
| CHCl3 | 61 °C | 4.8 | 1,498 g/ml | |
| Etüülatsetaat | CH3-C(=O)-O-CH2-CH3 | 77 °C | 6.0 | 0,894 g/ml |
| Diklorometaan | CH2Cl2 | 40 °C | 9.1 | 1,326 g/ml |
| Polaarsed aprotilised lahustid | ||||
| 1,4-dioksaan | /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-\ | 101 °C | 2.3 | 1,033 g/ml |
| Tetrahüdrofuraan (THF) | /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-\ | 66 °C | 7.5 | 0,886 g/ml |
| Atsetoon | CH3-C(=O)-CH3 | 56 °C | 21 | 0,786 g/ml |
| Atsetonitriil (MeCN) | CH3-C≡N | 82 °C | 37 | 0,786 g/ml |
| Dimetüülformamiid (DMF) | H-C(=O)N(CH3)2 | 153 °C | 38 | 0,944 g/ml |
| Dimetüülsulfoksiid (DMSO) | CH3-S(=O)-CH3 | 189 °C | 47 | 1,092 g/ml |
| Polaarsed protilised lahustid | ||||
| äädikhape | CH3-C(=O)OH | 118 °C | 6.2 | 1,049 g/ml |
| n-butanool | CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-OH | 118 °C | 18 | 0,810 g/ml |
| Isopropanool | CH3-CH(-OH)-CH3 | 82 °C | 18 | 0,785 g/ml |
| n-propanool | CH3-CH2-CH2-CH2-OH | 97 °C | 20 | 0,803 g/ml |
| CH3-CH2-OH | 79 °C | 24 | 0,789 g/ml | |
| Metanool | CH3-OH | 65 °C | 33 | 0,791 g/ml |
| H-C(=O)OH | 100 °C | 58 | 1,21 g/ml | |
| H-O-H | 100 °C | 80 | 1.000 g/ml | |
Küsimused ja vastused
K: Mis on solvent?
A: Lahusti on aine, mis muutub lahuseks tahke, vedela või gaasilise lahustunud aine lahustumisel.
K: Millised on kõige levinumad lahustid igapäevaelus?
V: Kõige tavalisem lahusti igapäevaelus on vesi. Enamik teisi tavaliselt kasutatavaid lahusteid on orgaanilised (süsinikku sisaldavad) kemikaalid.
K: Kuidas saab lahusteid lahustitest eemaldada?
V: Lahustitel on tavaliselt madal keemistemperatuur ja nad aurustuvad kergesti või neid saab eemaldada destilleerimise teel, jättes lahustunud aine alles.
K: Millised on mõned orgaaniliste lahustite tavalised kasutusalad?
V: Orgaanilisi lahusteid kasutatakse tavaliselt keemilises puhastuses (nt tetrakloroetüleen), värvide lahjendajatena (nt tolueen, tärpentin), küünelaki eemaldajana ja liimilahustina (atsetoon, metüülatsetaat, etüülatsetaat), plekieemaldajatena (nt heksaan, petrooleeter), pesuvahendites (tsitruseliste terpeenid), parfüümides (etanool) ja keemilistes sünteesides.
K: Mis on lahuse kontsentratsioon?
V: Lahuse kontsentratsioon on teatavas lahustimahus lahustunud ühendi kogus.
K: Mida tähendab, kui ütleme, et millelgi on suur lahustuvus?
V: Lahustuvus on maksimaalne ühendikogus, mis lahustub teatud lahusti mahus teatud temperatuuril; seega tähendab, et miski, millel on kõrge lahustuvus, suudab sama temperatuuri ja lahusti mahu juures lahustada rohkem ühendit kui miski, millel on madal lahustuvus .
