معرفی کاربرد های فنول
مشخصات فنول چیست؟
فنول، ماده‌ای پرکاربرد در تولید نایلون، پلیمرها و ترکیبات سنتزی مختلف است. این ماده همچنین در نابودی باکتری‌ها و قارچ‌های موجود در لجن‌ها نقشی مؤثر دارد.
یکی دیگر از موارد استفاده از فنول، تولید انواع دهان‌شویه و داروهای مخصوص گلودرد است. به‌طور کلی، فنول به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش در بسیاری از صنایع به عنوان ماده اولیه و پایه‌ای شناخته می‌شود. در این مطلب، با این ترکیب شیمیایی، ویژگی‌ها و کاربردهای متنوع آن آشنا می‌شویم. با ما همراه باشید.
فنول ترکیبی شیمیایی به صورت بلورهای سفیدرنگ است که در دمای 42 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود و قابلیت انحلال بالایی در آب دارد. این ماده در صنایع تولیدی اهمیت زیادی دارد و در بازار با نام‌هایی مانند فنیک اسید، بنزنول، کربولیک اسید و هیدروکسی بنزن نیز شناخته می‌شود.
فنول چیست؟
فنول، یکی از ترکیبات آلی ساده، از اتصال یک گروه هیدروکسیل به یک حلقه بنزنی ساخته شده است. این ماده در دنیای شیمی با نام‌های دیگری مانند هیدروکسی بنزن (Hydroxybenzene) و کربولیک اسید (Carbolic Acid) نیز شناخته می‌شود. فنول خالص به صورت جامدی سفید رنگ با نقطه ذوب حدود 42 درجه سانتی‌گراد (108 درجه فارنهایت) دیده می‌شود. محلول‌های رقیق فنل در آب یا الکل، در حضور برخی معرف‌ها قادر به تولید رنگ‌های مشخص هستند. همچنین، این ترکیب در آب به راحتی حل شده و خاصیتی اسیدی ولی ضعیف از خود نشان می‌دهد.
ساختار و روش تولید فنول
فنول از ساختار ساده‌ای متشکل از یک حلقه آروماتیک بنزنی و یک گروه هیدروکسیل برخوردار است. در سال‌های اخیر، پژوهشگران دانشگاه Nagoya ژاپن موفق شدند به کمک باکتری E. coli و با بهره‌گیری از آنزیم سیتوکروم P450BM3، فرآیند تبدیل بنزن به فنول را در محیط زیستی و با کارایی بالا انجام دهند؛ واکنشی که در شرایط آزمایشگاهی بسیار دشوار و پرهزینه است.
در این روش نوآورانه، مولکول‌هایی به نام مولکول‌های تله به سلول‌های زنده تزریق شده و همانند اسیدهای چرب طبیعی شناسایی می‌شوند. با ورود بنزن به محیط، آنزیم‌های تولید شده در باکتری، بنزن را به فنول (C?H?O) اکسیده می‌کنند. این فرآیند می‌تواند بدون استفاده از کیت‌های آزمایشگاهی و در شرایط زیستی انجام پذیرد.
همچنین یکی از روش‌های مرسوم تولید فنول، استخراج آن از مونوهیدروکسی بنزن در محیط قلیایی است که از قطران زغال‌سنگ به دست می‌آید. در این روش، بازدهی استخراج حدود 0.7 درصد گزارش شده است.
کاربردهای فنول
فنول به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی متنوع، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای فنل عبارتند از:
ساخت رزین‌ها: از فنول در تولید رزین‌های فنول-فرمالدهید که در تهیه تخته سه‌لا و قطعات صنعتی کاربرد دارند، استفاده می‌شود.
صنایع رنگ و مواد منفجره: فنول در تولید رنگدانه‌ها و برخی ترکیبات منفجره به کار می‌رود.
صنایع پلاستیک و پلیمر: فنول ماده اولیه تولید بیسفنول A است که در ساخت پلی‌کربنات‌ها و رزین‌های اپوکسی استفاده می‌شود.
روان‌کننده و آفت‌کش: در صنایع کشاورزی و شیمیایی، فنل در تولید انواع آفت‌کش‌ها و روان‌کننده‌های صنعتی کاربرد دارد.
تولید مواد دارویی: فنول در ساخت داروهای ضدعفونی‌کننده، دهان‌شویه‌ها، مسکن‌های خوراکی و برخی واکسن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربردهای خانگی: در غلظت‌های کم، فنول به عنوان ضدعفونی‌کننده در پاک‌کننده‌های خانگی و دهان‌شویه‌ها به کار می‌رود.
سایر صنایع: این ترکیب در صنایع نفت، چرم، کاغذسازی، صابون‌سازی، اسباب‌بازی، دباغی، رنگرزی و کشاورزی نیز کاربردهای فراوانی دارد.
فنول ماده‌ای با طعم شیرین، قابل اشتعال و خواص گندزدایی است که به واسطه این ویژگی‌ها در ترکیب بسیاری از محصولات صنعتی و دارویی جایگاه ویژه‌ای دارد.
8 کاربرد مهم فنول
1. در صنایع دارویی:
فنول در تهیه مسکن‌های خوراکی، نگهدارنده واکسن‌ها، اسپری‌های گلودرد، آسپرین و داروهای ضداسپاسم عضلانی به کار می‌رود.
2. در تولید پلاستیک:
بیش از دوسوم فنول تولید شده در دنیا در ساخت انواع پلاستیک مصرف می‌شود. در دنیای امروز بدون پلاستیک زندگی تقریباً ناممکن است.
3. در صنعت پلیمر:
فنول با استون واکنش داده و بیسفنول A تولید می‌کند؛ ماده‌ای کلیدی در ساخت رزین‌های اپوکسی و پلی‌کربنات‌ها.
4. در تولید رزین:
از فنول در واکنش با فرمالدئید، رزین‌های فنلی تولید می‌شود که در صنایع مختلف با نام تجاری بیک‌لایت شناخته می‌شوند.
5. در زیست‌شناسی مولکولی:
برای استخراج اسیدهای نوکلئیک از نمونه‌های بافتی و سلولی، از فنول استفاده می‌شود.
6. در صنایع آرایشی و بهداشتی:
فنول در تولید کرم‌های ضدآفتاب، کرم‌های روشن‌کننده پوست و رنگ مو کاربرد دارد.
7. در ساخت علف‌کش‌ها:
از فنول در تولید انواع علف‌کش‌ها، به‌ویژه ترکیبات فنوکسی، بهره می‌برند.
8. در پزشکی:
فنول به دلیل خاصیت ضدعفونی‌کننده در تهیه دهان‌شویه و مواد ضدعفونی‌کننده پزشکی به‌کار می‌رود.
تاریخچه کشف فنول
فنول برای نخستین‌بار در سال 1834 توسط شیمی‌دان آلمانی «فریدلیب فردیناند رونگه» از قطران زغال‌سنگ استخراج و با نام کربولیک اسید معرفی شد. حدود هفت سال بعد، «آگوست لوران» توانست فرم خالص آن را تولید و خواص فیزیکی آن از جمله دمای ذوب و دمای جوش را اندازه‌گیری کند. در اواسط قرن نوزدهم، این ماده برای اولین‌بار به عنوان ضدعفونی‌کننده در پزشکی به کار رفت و پس از آن در صنایع مختلف جایگاه ویژه‌ای پیدا کرد.
خواص فیزیکی و شیمیایی فنول
فنول به شکل جامد کریستالی سفید رنگ با بویی تند و نافذ شناخته می‌شود. دمای ذوب آن حدود 40.5 درجه سانتی‌گراد و دمای جوش آن 181.7 درجه سانتی‌گراد است. این ترکیب در آب حل می‌شود و در حلال‌هایی مانند هیدروکربن‌های آروماتیک، الکل‌ها و کتون‌ها نیز به خوبی حل می‌گردد. فنول به دلیل داشتن پیوند هیدروژنی در مولکول خود، نقطه جوش بالاتری نسبت به ترکیبات مشابه دارد و در حالت مذاب، به صورت مایعی بی‌رنگ و روان دیده می‌شود.
روش‌های تولید فنول
فنول در گذشته عمدتاً از قطران زغال‌سنگ استخراج می‌شد. امروزه مهم‌ترین روش صنعتی تولید آن، فرآیند اکسیداسیون بنزن است که طی آن بنزن در حضور اکسیژن و کاتالیزور به فنول تبدیل می‌شود. همچنین محققان ژاپنی در دانشگاه ناگویا موفق شده‌اند با استفاده از باکتری E.coli و آنزیم مهندسی شده P450BM3، بنزن را در شرایط زیستی به فنول تبدیل کنند. این روش نوین، الگویی جالب از استفاده سلول‌های زنده در تولید ترکیبات شیمیایی ارزشمند است.
کاربردهای فنول
فنول به عنوان یکی از ترکیبات کلیدی در صنایع شیمیایی، پزشکی و پتروشیمی شناخته می‌شود. در صنعت پلاستیک‌سازی، فنول ماده اولیه تولید رزین‌های فنولیک است که در ساخت وسایل برقی، قطعات صنعتی و تجهیزات ساختمانی کاربرد دارند. این ترکیب همچنین در ساخت مواد منفجره، رنگ‌های آزو، محلول‌های عکاسی و نگهدارنده‌های چوب مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیگر کاربردهای مهم فنول می‌توان به تولید داروهایی مانند آسپرین، قارچ‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و انواع شوینده‌ها و نرم‌کننده‌ها اشاره کرد.
در پزشکی، فنول در غلظت‌های کم به عنوان ضدعفونی‌کننده و بی‌حس‌کننده موضعی به کار می‌رود. در گذشته از محلول فنول برای ضدعفونی ابزارهای جراحی استفاده می‌شد، اما امروزه به دلیل خاصیت سمی و خورندگی بالای آن، مصرف مستقیمش محدود شده و بیشتر در ترکیبات رقیق یا مشتقات اصلاح شده آن کاربرد دارد.
جمع‌بندی
فنول، ماده‌ای پرمصرف در صنایع شیمیایی و پزشکی است که با توجه به خواص و کاربردهای متنوعش، نقش مهمی در تولید محصولات صنعتی و بهداشتی ایفا می‌کند. البته باید توجه داشت که این ماده در کنار مزایا، در صورت تماس یا استنشاق، می‌تواند اثراتی نظیر تحریک پوست، چشم، گلو و سیستم عصبی داشته باشد.
تاریخچه کشف فنول
فنول برای نخستین‌بار در سال 1834 توسط شیمی‌دان آلمانی «فریدلیب فردیناند رونگه» از قطران زغال‌سنگ استخراج و با نام کربولیک اسید معرفی شد. حدود هفت سال بعد، «آگوست لوران» توانست فرم خالص آن را تولید و خواص فیزیکی آن از جمله دمای ذوب و دمای جوش را اندازه‌گیری کند. در اواسط قرن نوزدهم، این ماده برای اولین‌بار به عنوان ضدعفونی‌کننده در پزشکی به کار رفت و پس از آن در صنایع مختلف جایگاه ویژه‌ای پیدا کرد.
خواص فیزیکی و شیمیایی فنول
فنول به شکل جامد کریستالی سفید رنگ با بویی تند و نافذ شناخته می‌شود. دمای ذوب آن حدود 40.5 درجه سانتی‌گراد و دمای جوش آن 181.7 درجه سانتی‌گراد است. این ترکیب در آب حل می‌شود و در حلال‌هایی مانند هیدروکربن‌های آروماتیک، الکل‌ها و کتون‌ها نیز به خوبی حل می‌گردد. فنول به دلیل داشتن پیوند هیدروژنی در مولکول خود، نقطه جوش بالاتری نسبت به ترکیبات مشابه دارد و در حالت مذاب، به صورت مایعی بی‌رنگ و روان دیده می‌شود.
روش‌های تولید فنول
فنول در گذشته عمدتاً از قطران زغال‌سنگ استخراج می‌شد. امروزه مهم‌ترین روش صنعتی تولید آن، فرآیند اکسیداسیون بنزن است که طی آن بنزن در حضور اکسیژن و کاتالیزور به فنول تبدیل می‌شود. همچنین محققان ژاپنی در دانشگاه ناگویا موفق شده‌اند با استفاده از باکتری E.coli و آنزیم مهندسی شده P450BM3، بنزن را در شرایط زیستی به فنول تبدیل کنند. این روش نوین، الگویی جالب از استفاده سلول‌های زنده در تولید ترکیبات شیمیایی ارزشمند است.
کاربردهای فنول
فنول به عنوان یکی از ترکیبات کلیدی در صنایع شیمیایی، پزشکی و پتروشیمی شناخته می‌شود. در صنعت پلاستیک‌سازی، فنول ماده اولیه تولید رزین‌های فنولیک است که در ساخت وسایل برقی، قطعات صنعتی و تجهیزات ساختمانی کاربرد دارند. این ترکیب همچنین در ساخت مواد منفجره، رنگ‌های آزو، محلول‌های عکاسی و نگهدارنده‌های چوب مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیگر کاربردهای مهم فنول می‌توان به تولید داروهایی مانند آسپرین، قارچ‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و انواع شوینده‌ها و نرم‌کننده‌ها اشاره کرد.
در پزشکی، فنول در غلظت‌های کم به عنوان ضدعفونی‌کننده و بی‌حس‌کننده موضعی به کار می‌رود. در گذشته از محلول فنول برای ضدعفونی ابزارهای جراحی استفاده می‌شد، اما امروزه به دلیل خاصیت سمی و خورندگی بالای آن، مصرف مستقیمش محدود شده و بیشتر در ترکیبات رقیق یا مشتقات اصلاح شده آن کاربرد دارد.
مشتقات و فرآورده‌های فنول
یکی از مهم‌ترین مشتقات فنول، «فنول فتالئین» است که از واکنش فنول و فتالیک انیدرید به دست می‌آید و به عنوان معرف در آزمایش‌های اسید و باز مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر آن، فنول‌ها به عنوان آنتی‌اکسیدان در صنایع غذایی و دارویی جهت جلوگیری از اکسیداسیون و فساد محصولات به کار می‌روند. مشتقات کلردار فنول، مانند 2,4-دی‌کلروفنوکسی‌استیک اسید، به عنوان علف‌کش و تنظیم‌کننده رشد گیاهان در کشاورزی کاربرد دارند.
عوارض و خطرات فنول
با وجود کاربردهای گسترده، فنول ماده‌ای سمی و خطرناک محسوب می‌شود. تماس مستقیم آن با پوست و مخاط می‌تواند موجب سوختگی‌های بدون درد و تخریب بافت شود. استنشاق بخارات فنول نیز بر سیستم تنفسی و عصبی تأثیر منفی می‌گذارد. در غلظت‌های بالا، بلع آن ممکن است کشنده باشد و در درازمدت، عوارضی چون آسیب به کبد، کلیه، اختلالات قلبی و عصبی به همراه داشته باشد. به همین دلیل، رعایت نکات ایمنی از جمله استفاده از ماسک، دستکش و لباس کار الزامی است.
فنول در محیط زیست
فنول در طبیعت عمدتاً از طریق تجزیه مواد آلی و صنعتی وارد منابع آبی و خاک می‌شود. این ترکیب توسط برخی میکروارگانیسم‌ها قابل تجزیه است و در فرآیندهای زیستی و شیمیایی، به ترکیبات ساده‌تر تبدیل می‌شود. با این حال، ورود بیش از حد فنول به محیط زیست می‌تواند اکوسیستم‌های آبی را مختل و سلامت موجودات زنده را تهدید کند.