Liuotin: määritelmä, tyypit, käyttö ja turvallisuus
Liuotin – määritelmä, tyypit, käyttö ja turvallisuus: selkeä opas vesistä orgaanisiin liuottimiin, käyttöesimerkkeihin, riskienhallintaan ja turvallisiin työskentelyohjeisiin.
Liuotin on aine, joka liuottaa toisen aineen muodosta riippumatta ja muodostaa yhdessä sen kanssa kaasumaista, nestemäistä tai kiinteää liuosta. Usein liuotin on neste, mutta liuottavia ominaisuuksia voi olla myös kiinteillä aineilla tai kaasuilla. Yleisin arkinen liuotin on vesi.
Tyypit ja luokittelu
Liuottimet jaetaan tavallisesti orgaanisiin ja epäorgaanisiin liuottimiin. Useimmat teollisuudessa ja kotitalouksissa käytetyt liuottimet ovat orgaanisia (eli hiiltä sisältäviä yhdisteitä). Epäorgaanisia liuottimia käytetään erityisesti tutkimuksessa ja joissain teknisissä prosesseissa.
- Polaariset liuottimet (esim. vesi, alkoholit): liuottavat hyvin ionisia ja polaarisia aineita.
- Polaariset aprotiset liuottimet (esim. asetonin kaltaiset): sopivat moniin orgaanisiin reaktioihin.
- Ei-polaariset liuottimet (esim. hiilivetyliuottimet): liuottavat rasvaliukoisia ja ei-polaarisia yhdisteitä.
Ominaisuudet
Liuottimilla on usein alhainen kiehumispiste, joten ne haihtuvat helposti tai ne voidaan poistaa tislaamalla, jolloin liuennut aine jää jäljelle. Hyvä liuotin on yleensä inertti eli sen ei haluta reagoivan kemiallisesti liuenneiden aineiden kanssa — siksi sen odotetaan olevan inertti.
Liuottimet ovat usein kirkkaan värittömiä nesteitä, joilla voi olla tunnusomainen ominaistuoksu. Liuoksen konsentraatio kertoo, kuinka paljon ainetta on liuennut tiettyyn liuottimen tilavuuteen, ja liukoisuus tarkoittaa tiettyyn liuottimen tilavuuteen tietyssä lämpötilassa liukenevan aineen enimmäismäärää.
Käytöt
Orgaanisia liuottimia käytetään laajasti eri aloilla. Esimerkkejä arkipäivän ja teollisuuden käyttötarkoituksista:
- Kemiallisessa pesussa käytettyjä liuottimia (esim. tetrakloorieteeni).
- Maaleissa ja lakoissa käytettävät ohentimet (esim. tolueeni, tärpätti).
- Kynsilakanpoistoaineet ja liimaliuottimet (esim. asetoni, metyyliasetaatti, etyyliasetaatti).
- Tahranpoistoaineet (esim. heksaani, petrolieetteri).
- Pesuaineissa käytettävät luonnolliset liuottimet (sitrushedelmien terpeenit) ja aromaattiset liuottimet hajuvesissä (etanoli).
- Kemiallisissa synteeseissä ja puhdistusprosesseissa monenlaiset orgaaniset ja epäorgaaniset liuottimet ovat välttämättömiä.
Valinta ja yhteensopivuus
Liuotinta valittaessa otetaan huomioon muun muassa:
- liuottimen ja liuennuttavan aineen välisen liukoisuuden ja polariteetin
- kiehumis- ja haihtumisominaisuudet
- kemiallinen inertiavuus ja mahdolliset sivureaktiot
- myrkyllisyys, palo- ja höyryriskit
- ympäristövaikutukset ja jätehuolto
- kustannukset ja saatavuus
Usein käytetään myös seoksia tai liuotinsarjoja, jolloin haluttu liuotinominaisuus saadaan yhdistämällä eri liuottimia. Jos prosessissa voi syntyä azeotrooppeja tai vaikeasti erotettavia seoksia, valinta ja puhdistusmenetelmät tulee suunnitella huolellisesti.
Terveys ja turvallisuus
Liuottimet voivat aiheuttaa terveysriskejä: monet orgaaniset liuottimet ovat helposti haihtuvia ja voivat ärsyttää ihoa, silmiä ja hengitysteitä. Voimakkaammissa altistuksissa voi esiintyä keskushermoston lamaantumista, pitkäaikaisvaurioita maksaan, munuaisiin tai hermostoon sekä syöpäriskiä joillain yhdisteillä.
Turvallisia työtapoja ja suojautumista ovat muun muassa:
- toimiva ilmanvaihto ja paikallinen poisto
- sopivat hengityssuojaimet ja käsineet
- silmäsuojain ja suojavaatetus
- liuottimien säilyttäminen alkuperäisissä tai asianmukaisesti merkittyissä ja suljetuissa säiliöissä
- palonesto- ja maadoitusjärjestelyt helposti syttyvien liuottimien kanssa
- Tunteminen ja noudattaminen tuotetietoturvallisuustiedotteessa (SDS)
On tärkeää noudattaa paikallisia määräyksiä ja työterveysohjeita. Jos liuotin joutuu iholle, huuhtele runsaalla vedellä; hengitysongelmissa siirry raittiiseen ilmaan ja hae tarvittaessa lääkärin apua.
Ympäristö ja jätehuolto
Monet perinteiset liuottimet ovat VOC-päästöjen (haihtuvat orgaaniset yhdisteet) lähteitä, mikä lisää ilmansaasteita ja terveyriskejä. Ongelmallisia ovat myös pysyvät ja bioakkumuloituvat yhdisteet. Siksi pyritään korvaamaan haitallisimmat liuottimet ympäristöystävällisemmillä vaihtoehdoilla, kuten vesi- tai bio-pohjaisilla liuottimilla, tai käyttämällä menetelmiä, jotka vähentävät liuottimen tarvetta.
Jätteiden käsittelyssä ja kierrätyksessä noudatetaan voimassa olevia jätehuoltomääräyksiä: liuottimet tulee kerätä erikseen, hyödyntää tai hävittää ongelmajätteenä hyväksytyllä tavalla. Hautaaminen tai viemäröinti on yleensä kiellettyä.
Vaihtoehdot ja kestävä kehitys
Uudemmat suuntaukset korostavat “vihreitä” liuottimia ja prosesseja: esimerkiksi superkriittinen hiilidioksidi, vesipohjaiset järjestelmät, biohajoavat esterit ja kasvipohjaiset terpeenit ovat vaihtoehtoja perinteisille liuottimille. Valinta riippuu kuitenkin aina prosessin vaatimuksista ja turvallisuusarvioista.
Yhteenveto
Liuottimet ovat keskeisiä monissa kemiallisissa prosesseissa ja arjen tuotteissa. Niiden oikea valinta, turvallinen käsittely ja ympäristöystävällinen jätehuolto vähentävät terveys- ja ympäristöriskejä. Kun valitset liuotinta, huomioi liukoisuus, polariteetti, kiehumis- ja haihtumisominaisuudet, kemiallinen yhteensopivuus sekä turvallisuus- ja ympäristönäkökohdat. Esimerkiksi kahvin tai teen valmistus kuumalla vedellä on arkipäiväinen esimerkki liuottimen käytöstä, ja teollisuudessa käytettävät liuottimet kattavat laajan kirjon ominaisuuksia ja riskejä.
Terveys ja turvallisuus
Jotkin liuottimet, kuten kloroformi ja bentseeni (bensiinin ainesosa), ovat syöpää aiheuttavia. Monet muut voivat vahingoittaa sisäelimiä, kuten maksaa, munuaisia tai aivoja. Monet niistä voivat myös syttyä helposti tuleen. Turvallisen työskentelyn keinoja ovat mm:
- Vältetään liuotinhöyryjen muodostumista työskentelemällä huurteenpoistossa, paikallisessa poistoilmanvaihdossa (LEV) tai hyvin ilmastoidussa tilassa.
- Säilytysastiat pidetään tiiviisti suljettuina
- Älä koskaan käytä avotulta syttyvien liuottimien läheisyydessä, käytä sen sijaan sähkölämmitystä.
- Älä koskaan huuhtele syttyviä liuottimia viemäriin räjähdysten ja tulipalojen välttämiseksi.
- Liuotinhöyryjen hengittämisen välttäminen
- Vältä liuottimen joutumista iholle - monet liuottimet imeytyvät helposti ihon läpi. Niillä on myös taipumus kuivattaa ihoa ja ne voivat aiheuttaa haavaumia ja haavoja.
Yleisten liuottimien ominaisuustaulukko
Liuottimet ryhmitellään poolittomiin, poolisiin aprottisiin ja poolisiin protisiin liuottimiin ja järjestetään kasvavan poolisuuden mukaan. Polariteetti ilmoitetaan dielektrisyysvakiona. Vettä raskaampien poolittomien liuottimien tiheys on lihavoitu.
| Liuotin | Kemiallinen kaava | Kiehumispiste | Dielektrisyysvakio | |
| Epäsuorapolaariset liuottimet | ||||
| CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 | 69 °C | 2.0 | 0,655 g/ml | |
| C6H6 | 80 °C | 2.3 | 0,879 g/ml | |
| Tolueeni | C6H5-CH3 | 111 °C | 2.4 | 0,867 g/ml |
| Dietyylieetteri | CH3CH2-O-CH2-CH3 | 35 °C | 4.3 | 0,713 g/ml |
| CHCl3 | 61 °C | 4.8 | 1,498 g/ml | |
| Etyyliasetaatti | CH3-C(=O)-O-CH2-CH3 | 77 °C | 6.0 | 0,894 g/ml |
| Dikloorimetaani | CH2Cl2 | 40 °C | 9.1 | 1,326 g/ml |
| Polaariset aprottiset liuottimet | ||||
| 1,4-dioksaani | /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-\ | 101 °C | 2.3 | 1,033 g/ml |
| Tetrahydrofuraani (THF) | /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-\ | 66 °C | 7.5 | 0,886 g/ml |
| Asetoni | CH3-C(=O)-CH3 | 56 °C | 21 | 0,786 g/ml |
| Asetonitriili (MeCN) | CH3-C≡N | 82 °C | 37 | 0,786 g/ml |
| Dimetyyliformamidi (DMF) | H-C(=O)N(CH3)2 | 153 °C | 38 | 0,944 g/ml |
| Dimetyylisulfoksidi (DMSO) | CH3-S(=O)-CH3 | 189 °C | 47 | 1,092 g/ml |
| Polaariset protoniset liuottimet | ||||
| Etikkahappo | CH3-C(=O)OH | 118 °C | 6.2 | 1,049 g/ml |
| n-Butanoli | CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-OH | 118 °C | 18 | 0,810 g/ml |
| Isopropanoli | CH3-CH(-OH)-CH3 | 82 °C | 18 | 0,785 g/ml |
| n-propanoli | CH3-CH2-CH2-CH2-OH | 97 °C | 20 | 0,803 g/ml |
| CH3-CH2-OH | 79 °C | 24 | 0,789 g/ml | |
| Metanoli | 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 | |
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on liuotin?
A: Liuotin on aine, joka muuttuu liuokseksi liuottamalla kiinteän, nestemäisen tai kaasumaisen liuenneen aineen.
K: Mitkä ovat yleisimmät liuottimet jokapäiväisessä elämässä?
V: Yleisin liuotin jokapäiväisessä elämässä on vesi. Useimmat muut yleisesti käytetyt liuottimet ovat orgaanisia (hiiltä sisältäviä) kemikaaleja.
K: Miten liuottimia voidaan poistaa liuoksista?
V: Liuottimilla on yleensä alhainen kiehumispiste ja ne haihtuvat helposti tai ne voidaan poistaa tislaamalla, jolloin liuennut aine jää jäljelle.
K: Mitä orgaanisten liuottimien yleisiä käyttötarkoituksia on?
V: Orgaanisia liuottimia käytetään yleisesti kemiallisessa pesussa (esim. tetrakloorieteeni), maalin ohentimina (esim. tolueeni, tärpätti), kynsilakanpoistoaineina ja liimaliuottimina (asetoni, metyyliasetaatti, etyyliasetaatti), tahranpoistoaineina (esim. heksaani, petrolieetteri), pesuaineissa (sitrusterpeenit), hajuvesissä (etanoli) ja kemiallisissa synteeseissä.
Kysymys: Mikä on liuoksen konsentraatio?
V: Liuoksen konsentraatio on tiettyyn liuottimen tilavuuteen liuenneen yhdisteen määrä.
K: Mitä tarkoittaa, kun sanomme, että jollakin on suuri liukoisuus?
V: Liukoisuus on tiettyyn liuottimen tilavuuteen tietyssä lämpötilassa liukenevan yhdisteen enimmäismäärä; siksi jokin, jolla on korkea liukoisuus, tarkoittaa, että se voi liuottaa enemmän yhdistettä kuin jokin, jolla on alhainen liukoisuus samassa lämpötilassa ja samassa liuottimen tilavuudessa .
Etsiä