الغليكولات

الغليكولات
مقدمة عن الغليكولات
الغليكولات هي مجموعة من المركبات العضوية التي تنتمي إلى عائلة الكحوليات. وتتميز بوجود مجموعتين هيدروكسيل (–OH) متصلتين بذرتي كربون مختلفتين في الجزيء، مما يجعلها تُعرف باسم "ثنائيات الكحول" أو "الديولات". أكثر أنواع الغليكولات شيوعًا هما الإيثيلين غليكول (EG) والبروبيلين غليكول (PG)، ولكن هناك أنواع أخرى أيضًا.

تُستخدم الغليكولات على نطاق واسع كمواد كيميائية صناعية في تطبيقات مثل مضادات التجمد، سوائل التبريد، مستحضرات التجميل، الأدوية، الصناعات الغذائية والبلاستيكية. وتُستخدم كمذيبات، ووسائط في إنتاج المواد الكيميائية، ومواد مرطبة تحتفظ بالرطوبة في التركيبات المختلفة.

أنواع الغليكولات

(أ) الإيثيلين غليكول (EG)
الصيغة الكيميائية: C₂H₆O₂
الوزن الجزيئي: 62.07 جم/مول
رقم CAS: 107-21-1
الاسم الشائع: الإيثيلين غليكول، مضاد تجمد، مونومر الإيثيلين غليكول.
النقاء: عادةً >99.8% للاستخدام الصناعي.

تطبيقات الإيثيلين غليكول

• مضاد تجمد: يُستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات كمضاد تجمد وسائل تبريد في مشعات السيارات.

• إنتاج البوليستر: مكون رئيسي في إنتاج بولي إيثيلين تيرفثالات (PET) لصناعة الزجاجات البلاستيكية والأقمشة والمنسوجات.

• السوائل الهيدروليكية: يُستخدم كأساس لإنتاج السوائل الهيدروليكية.

• سوائل إزالة الجليد: يُستخدم في إزالة الجليد بالمطارات والطرق.

• المذيبات: يُستخدم في الصناعات الدوائية والتجميلية كمذيب.

(ب) البروبيلين غليكول (PG)
الصيغة الكيميائية: C₃H₈O₂
الوزن الجزيئي: 76.09 جم/مول
رقم CAS: 57-55-6
الاسم الشائع: البروبيلين غليكول، PG، 1,2-بروبانديول.
النقاء: صناعي وغذائي، عادةً >99.5%.

تطبيقات البروبيلين غليكول

• الأغذية والأدوية: معتمد للاستخدام في الأغذية، الأدوية، ومستحضرات التجميل كمرطب، مثبت، ومذيب.

• مستحضرات التجميل والعناية الشخصية: يُستخدم في الشامبو، الكريمات، اللوشن، ومزيلات العرق كمرطب.

• مضاد تجمد: يُستخدم في تركيبات مضادات التجمد للمركبات، خاصةً في التطبيقات التي تتطلب سُمية أقل مقارنةً بالإيثيلين غليكول.

• سوائل السجائر الإلكترونية: يُستخدم كعنصر أساسي في إنتاج سوائل السجائر الإلكترونية.

(ج) البيوتيلين غليكول
الصيغة الكيميائية: C₄H₁₀O₂
الوزن الجزيئي: 90.12 جم/مول
رقم CAS: 203-905-0
التطبيقات: يُستخدم كمرطب، مذيب، ومطري في مستحضرات التجميل، وفي التطبيقات الصناعية التي تتطلب خصائص الغليكول.

(د) ثنائي إيثيلين غليكول (DEG)
الصيغة الكيميائية: C₄H₁₀O₃
الوزن الجزيئي: 106.12 جم/مول
رقم CAS: 111-46-6
التطبيقات: يُستخدم كمذيب، ملدن، ومكون في مضادات التجمد، إلا أنه أكثر سمية من الإيثيلين غليكول ونادرًا ما يُستخدم في المنتجات الغذائية.

الاختلافات بين أنواع الغليكولات

الخصائص الفنية للغليكولات

(أ) الخصائص الكيميائية

• التركيب الجزيئي: الغليكولات هي ديولات، تحتوي على مجموعتين هيدروكسيل (–OH). وتُكوّن روابط هيدروجينية مع الجزيئات الأخرى، مما يجعلها متعددة الاستخدامات.

• التفاعل الكيميائي: يمكن أن تتفاعل الغليكولات مع الأحماض، القواعد، والمركبات الأخرى لتشكيل الإسترات، الإيثرات، والمشتقات الأخرى.

(ب) الخصائص الفيزيائية

• الكثافة:

  • الإيثيلين غليكول: 1.113 جم/سم³ عند 20°C

  • البروبيلين غليكول: 1.036 جم/سم³ عند 20°C

• درجة الغليان:

  • الإيثيلين غليكول: 197.5°C

  • البروبيلين غليكول: 188.2°C

• درجة الانصهار:

  • الإيثيلين غليكول: -12.9°C

  • البروبيلين غليكول: -59°C

• اللزوجة:

  • الإيثيلين غليكول: 16.1 cP عند 20°C

  • البروبيلين غليكول: 49.3 cP عند 20°C

• الذوبان في الماء: كلاهما قابل للذوبان بدرجة عالية بسبب وجود مجموعات الهيدروكسيل.

(ج) نقطة الوميض

• الإيثيلين غليكول: 111°C (كوب مغلق)

• البروبيلين غليكول: 104°C (كوب مغلق)

(د) الرقم الهيدروجيني (pH)

• الإيثيلين غليكول: متعادل (حوالي 7 في محلول مائي)

• البروبيلين غليكول: متعادل (حوالي 7 في محلول مائي)

تطبيقات الغليكولات

(أ) التطبيقات الصناعية والسيارات

• مضادات التجمد وسوائل التبريد: يُستخدم الإيثيلين والبروبيلين غليكول على نطاق واسع في السيارات نظرًا لخصائصهما في خفض نقطة التجمد ورفع نقطة الغليان.

• إزالة الجليد: يُستخدم EG في إزالة الجليد عن الطائرات والمدارج، بينما يُستخدم PG في التطبيقات غير السامة.

(ب) الصناعة الكيميائية

• إنتاج البوليمرات: يُستخدم الإيثيلين غليكول كمونومر رئيسي في تصنيع البوليستر (PET).

• المذيبات: يُستخدم كلاهما كمذيبات في إنتاج الدهانات، الطلاء، والورنيش.

• الملدنات: يُستخدم DEG وPG كمُلدنات لزيادة مرونة البلاستيك.

(ج) الأغذية والأدوية والتجميل

• مضاف غذائي: يُعتبر PG مادة مضافة آمنة (GRAS) ويُستخدم في المنتجات الغذائية كمرطب ومثبت.

• التجميل: يُستخدم PG بشكل شائع في مستحضرات التجميل للحفاظ على الرطوبة ومنع الجفاف.

• الأدوية: تُستخدم الغليكولات كمكونات خاملة (سواغات) لترطيب الأدوية وحمل المواد الفعالة.

(د) صناعة المنسوجات والجلود

• عامل ترطيب: يُستخدم PG للحفاظ على الرطوبة والنعومة في الأقمشة ومنتجات الجلود.

المواصفات والمعايير

(أ) معايير ASTM (الجمعية الأمريكية لاختبار المواد)

• ASTM D1177: اختبار نقطة تجمد سوائل التبريد التي تحتوي على الإيثيلين والبروبيلين غليكول.

• ASTM D6322: دليل لتبلمر مضادات التجمد المعتمدة على الغليكول.

• ASTM E274: اختبارات خصائص درجات الحرارة المنخفضة لسوائل التبريد.

(ب) معايير ISO (المنظمة الدولية للمواصفات)

• ISO 2819: مواصفات الإيثيلين غليكول في سوائل التبريد الصناعية.

• ISO 4586: معايير سوائل إزالة الجليد المعتمدة على الغليكول في المطارات.

(ج) معايير الاتحاد الأوروبي

• لائحة الاتحاد الأوروبي رقم 231/2012: تُحدد استخدام PG كمادة مضافة في الأغذية والأدوية.

• رقم EINECS: PG مدرج تحت رقم 200-338-0، وEG تحت رقم 203-473-3.

الاحتياطات والسلامة

• التخزين: يجب تخزين الغليكولات في أماكن باردة وجافة وبعيدة عن مصادر الحرارة، مع إحكام غلق الحاويات لمنع امتصاص الرطوبة.

• السلامة: بينما يُعتبر PG غير سام، فإن EG سام عند تناوله. يجب اتباع احتياطات السلامة مثل ارتداء القفازات، النظارات، وأقنعة التنفس.

• الأثر البيئي: الغليكولات قابلة للتحلل البيولوجي، لكن يُفضل الحذر عند التخلص منها وتنظيف أي تسرب على الفور.

الخلاصة
تُعد الغليكولات مواد كيميائية صناعية أساسية تُستخدم في العديد من التطبيقات في مجالات مثل السيارات، إنتاج المواد الكيميائية، الأغذية، الأدوية، ومستحضرات التجميل. ويُعد فهم أنواع الغليكولات، خصائصها الكيميائية والفيزيائية، وتطبيقاتها ومعايير السلامة ضروريًا لاستخدامها بفعالية وأمان.