Растворитель как химическое вещество¶

Растворитель — индивидуальное химическое соединение или смесь веществ, способное растворять твёрдые, жидкие или газообразные материалы, образуя с ними однородные (гомогенные) системы — растворы. В большинстве случаев растворителем считают компонент, взятый в избытке или находящийся в жидком агрегатном состоянии при нормальных условиях. Растворители применяются в промышленности, строительстве, быту, лабораторной практике, медицине и полиграфии.

¶Общие свойства

Ключевая характеристика растворителя — растворяющая способность, которую оценивают по параметру растворимости Гильдебранда, индексу Кори или диэлектрической проницаемости. Полярные растворители (вода, спирты, кетоны) растворяют ионные соединения и полярные полимеры, неполярные (углеводороды, хлорпроизводные) — жиры, масла, смолы, каучуки.

Дополнительные параметры:

температура кипения и испаряемость;
летучесть и давление паров;
токсичность и пожароопасность (температура вспышки, пределы воспламенения);
химическая инертность по отношению к растворяемому веществу;
стоимость и доступность.

¶Классификация

По химическому строению выделяют несколько основных групп.

¶Водные и неводные

Вода — универсальный полярный растворитель. Неводные растворители делят на органические и неорганические (жидкий аммиак, сероуглерод, жидкий диоксид серы).

¶Органические растворители

Углеводороды: бензин, керосин, толуол, ксилол, гексан, уайт-спирит.
Галогенпроизводные: дихлорметан, хлороформ, четырёххлористый углерод, трихлорэтилен.
Спирты: этанол, метанол, изопропанол, бутанол.
Кетоны: ацетон, метилэтилкетон, циклогексанон.
Сложные эфиры: этилацетат, бутилацетат.
Простые эфиры: диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, диоксан.
Амиды и сульфоксиды: диметилформамид, диметилсульфоксид, N-метилпирролидон.

¶По полярности

Различают полярные протонные (вода, спирты), полярные апротонные (ацетон, ДМСО, ДМФА) и неполярные (гексан, толуол, бензол). Эта классификация важна в органическом синтезе и хроматографии.

¶История

Спиртовые и масляные экстракты известны с древности: египтяне применяли скипидар для разбавления красок, алоэ и мирру растворяли в маслах. Скипидар (терпентин) оставался главным растворителем лаков до XIX века. В 1820-х годах получил распространение бензол, выделенный Майклом Фарадеем; позже его заменили менее токсичные толуол и ксилол. В XX веке развитие лакокрасочной, нефтехимической и фармацевтической промышленности привело к массовому производству ацетона, уайт-спирита, хлорированных углеводородов. Во второй половине XX века из-за токсичности и канцерогенности бензола, четырёххлористого углерода и хлорорганических соединений начался переход к «зелёным» растворителям — сложным эфирам, спиртам, воде в сверхкритическом состоянии.

¶Применение

Основные потребители растворителей:

Лакокрасочная промышленность — разбавление и растворение плёнкообразующих, регулирование вязкости.
Химическая и фармацевтическая промышленность — синтез, экстракция, кристаллизация, хроматография.
Нефтепереработка — деасфальтизация, очистка масел.
Полиграфия — разбавление красок, промывка валов.
Бытовая химия — средства для снятия лака, очистки поверхностей, растворители краски.
Медицина — дезинфекция, приготовление растворов, экстракция действующих веществ.
Электроника — очистка плат, удаление флюса.

¶Техника безопасности

Большинство органических растворителей горючи, летучи и токсичны. Пары многих из них образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Хроническое воздействие приводит к поражению печени, почек, центральной нервной системы, кожи. Бензол, четырёххлористый углерод, дихлорэтан, метанол отнесены к особо опасным веществам; работа с ними требует вентиляции, средств индивидуальной защиты и соблюдения предельно допустимых концентраций (ПДК) в воздухе рабочей зоны.

Хранение осуществляют в герметичной таре из химически стойких материалов, вдали от источников огня и окислителей. Утилизация растворителей регулируется природоохранным законодательством; отработанные растворители подлежат регенерации (перегонке, экстракции) или обезвреживанию.

¶Экологические аспекты

Летучие органические соединения (ЛОС), входящие в состав растворителей, участвуют в образовании фотохимического смога и тропосферного озона. В России и других странах действуют ограничения на содержание ЛОС в лакокрасочных материалах. Развиваются водоразбавляемые краски, порошковые покрытия и растворители на основе возобновляемого сырья (этиллактат, метилтетрагидрофуран, терпены).

¶Растворители в России

В России растворители выпускают нефтехимические и химические предприятия; наиболее известные марки — уайт-спирит (нефрас-С4-155/200), растворители 646, 647, 648, Р-4, Р-5, ксилол нефтяной, сольвент. Ассортимент и технические условия регламентируются ГОСТами. Крупные производственные центры — Поволжье, Урал, Сибирь. Импортозамещение в этой отрасли активно развивалось после 2014 года.

¶Интересные факты

Универсального растворителя, растворяющего любое вещество, не существует: правило «подобное растворяется в подобном» определяет выбор.
Вода — самый распространённый растворитель на Земле, но для жиров и масел она непригодна.
Смеси растворителей часто эффективнее индивидуальных веществ: пример — спирто-эфирная смесь в нитролаках.
Диметилсульфоксид проникает через кожу, поэтому используется как носитель лекарств.

Источники: учебники по органической и физической химии, справочники по растворителям, ГОСТы на нефрасы и растворители, технические регламенты по охране труда.