المنظفات والمطهرات هي مواد يمكنها إزالة الشحوم وجزيئات الأوساخ من الأشياء والأسطح المختلفة.
أول مادة تم تسويقها كمنظف كانت الصابون، والذي كان موجودًا منذ مئات السنين.
اليوم، مع تقدم المعرفة والتكنولوجيا البشرية، تتمتع المنظفات بقوة تنظيف عالية. علاوة على ذلك، نظرًا للهياكل المختلفة للملوثات وتنوعها في البيئات المختلفة، يجب استخدام المنظفات المتخصصة.
إن تنظيف الأسطح بدون منظفات لا يعطي نتائج مرضية. فيما يلي ملخص لتاريخ المنظفات وتركيباتها الكيميائية.
تاريخ المنظفات
كان استخدام الصابون الطبيعي شائعًا بين الناس منذ العصور القديمة، واليوم، بسبب جائحة كوفيد-19 وزيادة الوعي بفاعلية الصابون في القضاء على الكائنات الحية الدقيقة، أصبح استخدامه أكثر انتشارًا.
في القرن التاسع عشر، بدأ أول مصنع لتصنيع الصابون عملياته، وفي الوقت نفسه، كانت الحملات الإعلانية المختلفة في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا تهدف إلى رفع مستوى الوعي العام بالعلاقة بين النظافة والصحة.
قبل الثورة الصناعية، أنتج مصنعو الصابون الصابون على نطاق محدود. في عام 1789، بدأ أندرو بيرز في إنتاج الصابون الشفاف عالي الجودة في لندن. وبالمثل، في عام 1862، أسس مصنعًا للصابون في آيلورث.
من ناحية أخرى، في عام 1850، أسس ويليام جوساج مصنعًا للصابون. كانت هذه المصانع من بين أوائل المصانع التي أنتجت الصابون على نطاق صناعي. في البداية، تم إنتاج الصابون في شكل صلب، ولكن اليوم، أصبحت الأشكال السائلة ذات اللزوجة العالية شائعة جدًا. تذيب محاليل الصابون الأوساخ وتشكل معلقًا.
وجد المؤرخون من خلال دراسة الآثار المصرية القديمة أن الطريقة المفضلة لتنظيف الملابس كانت دوسها في حوض ماء. وفي روما القديمة، أصبح غسل الملابس بالأقدام مصدر دخل لبعض الناس، الذين كانوا ينظفون الملابس بالدوس والضرب والفرك.
في ذلك الوقت، كان من المفهوم أن هناك طرقًا مختلفة يمكن أن تعزز قوة التنظيف للمياه. على سبيل المثال، أدركوا أن مياه الأمطار لها قوة تنظيف أكبر من الماء العادي وأن الماء الساخن أكثر فعالية من الماء البارد للغسيل.
استخدم المصريون كربونات الصوديوم، أو رماد الصودا، لزيادة قوة التنظيف. وفي وقت لاحق، تم استخدام سيليكات الصوديوم لتليين المياه. شكلت هاتان المادتان أساس المنظفات المبكرة، التي قدمتها شركة ألمانية تسمى Henkel’s Bleichsoda في عام 1878.
من الماضي إلى الحاضر، مع تقدم المعرفة البشرية، خضعت المنظفات لتغييرات كبيرة.
التركيب الكيميائي للمنظفات
تتكون المنظفات من مواد فعالة تعمل على إزالة الأوساخ والأتربة. تحتوي معظم المنظفات على 5% من المواد الفعالة والماء والمواد الحافظة. تعمل هذه المركبات على تعزيز نظافة الملابس.
يقوم مصنعو المنظفات بتعديل تركيز المواد الخام لإنتاج منتجات أقوى وأكثر فعالية لإزالة البقع والأوساخ.
فيما يلي بعض المواد الكيميائية الشائعة الاستخدام في المنظفات لتعريفك بالمواد الكيميائية الموجودة فيها:
التركيب الكيميائي للصابون
في الكيمياء، الصابون هو ملح حمض دهني. أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم لحمض دهني، عند إذابتها في الماء، تزيد من خصائص التنظيف وتزيل الأوساخ.
يتم إنتاج الصابون عن طريق التحلل القلوي للدهون بالزيوت الطبيعية مثل زيت الزيتون وزيت النخيل وزيت جوز الهند والشحم البقري. تتم العملية على النحو التالي:
C3H5(OOCR)3 + 3NaOH → 3NaOOCR + C3H5(OH)3
إضافة مركبات أخرى مثل الجلسرين والسوربيتول وزيت جوز الهند إلى الصابون يزيد من شفافيته. يعمل رباعي الصوديوم EDTA في الصابون على تعزيز خصائصه المرطبة ويحافظ على لونه ورائحته.
EDTA (حمض إيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك) هو مادة مستخدمة على نطاق واسع في صناعة المنظفات تعمل على تحسين جودة الغسيل.
يؤدي الاختلاف في قوة ونوع القوى بين الجزيئات إلى الاختلاف بين الصابون الصلب والسائل. في الصابون الصلب، يكون نصف قطر أيونات الصوديوم أصغر، مما يؤدي إلى تكوين روابط أيونية أقوى مقارنة بأيونات البوتاسيوم. وينتج عن هذا حالات فيزيائية مختلفة للصابون.
التركيب الكيميائي لسائل غسيل الأطباق
يعتبر البنزين الخطي الألكيلي (LAB) وحمض السلفونيك من المواد الكيميائية الشائعة في سوائل غسيل الأطباق ذات قابلية عالية للتحلل البيولوجي والتوافق البيئي.
يعمل ثنائي إيثانول أميد أو ثلاثي إيثانول أمين على تحييد الأحماض وزيادة إنتاج الرغوة ومنع حساسية الجلد.
كبريتات لوريل إيثر الصوديوم (SLS)، المعروفة تجاريًا باسم Texapon، هي واحدة من أقوى مزيلات الشحوم.
يستخدم الجلسرين في تركيبات سوائل غسيل الأطباق لجعل المنظف أكثر توافقًا مع الجلد.
يعتبر العديد من الأشخاص قدرة سائل غسيل الأطباق على الرغوة علامة على الجودة. لذلك، يستخدم المصنعون مركبات مثل الألكانولاميدات والبيتين وأكسيد الأمين. ومع ذلك، فإن كمية الرغوة المنتجة ليست مؤشرًا على قوة التنظيف العالية. قد لا تتم إزالة بقايا هذه المواد بالكامل أثناء الغسيل، مما قد يشكل مخاطر صحية طويلة الأمد.
الفورمالين هو مادة مضافة أخرى تستخدم لمنع سائل غسيل الأطباق من التلف. يجب ألا يتجاوز تركيز هذا المركب 0.3% لتجنب تلف الجلد والحساسية.
التركيب الكيميائي للشامبو
الشامبو هو أحد المنظفات الأكثر استخدامًا، حيث تتكون تركيبته الرئيسية من الماء وعوامل تعديل السطح والمواد المضافة. يتم استخدام مركبات أخرى لتحسين رائحة ولون الشامبو وتعزيز الرغوة وزيادة اللزوجة. سبعون بالمائة من حجم الشامبو عبارة عن ماء، ونوعية هذه المياه تؤثر بشكل مباشر على جودة الشامبو.
الشامبو مسؤول عن غسل وتنظيف الشعر، لذلك يتم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي كمكون رئيسي له.
تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي على طرف كاره للماء وطرف محب للماء. يلتصق الطرف الكاره للماء بالدهون، بينما يلتصق الطرف المحب للماء بجزيئات الماء، مما يساعد على فصل الدهون عن الأسطح.
يتم تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي على النحو التالي:
– أنيونية
– كاتيونية
– أمفوتيرية
– غير أيونية
كبريتات لوريل إيثر الصوديوم (SLS) وثنائي الصوديوم لوريث سلفوسوكسينات (DLS) هما من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية التي تجعل الشامبو متوافقًا مع فروة الرأس وتوفر قوة تنظيف عالية.
تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأمفوتيرية بيتاين كوكاميدوبروبيل (CAPB)، الذي يوفر تنظيفًا خفيفًا ويقلل من تهيج الجلد.
تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأمفوتيرية الأخرى ثنائي إيثانولاميد حمض جوز الهند الدهني، وبوليسوربات 20، وبولي إيثيلين جليكول 150 ديستيرات، والتي تنظم درجة حموضة الشامبو الحمضي.
يستخدم حمض الستريك في الشامبو المضاد للقشرة.
التركيب الكيميائي لمسحوق غسيل اليدين ومسحوق غسيل الغسالة
إن الحفاظ على جودة الأقمشة أثناء الغسيل أمر بالغ الأهمية. لذلك، فإن تركيبة مساحيق الغسيل تتضمن عوامل فعّالة سطحية لا تضر ببنية القماش.
كلوريد ثنائي ميثيل ديستيريل الأمونيوم هو عامل فعّال سطحي كاتيوني ذو خصائص مضادة للكهرباء الساكنة.
تشمل العوامل الفعّالة السطحية الأمفوتيرية في هذه المنظفات مشتقات من بولي أوكسي إيثيلين وبولي أوكسي بروبيلين وألكانو لاميدات.
تتمتع مساحيق الغسيل في الغسالة بقوة تنظيف أعلى من مساحيق الغسيل اليدوي بسبب وجود البيربورات في هذه المساحيق.
يستخدم فوسفات ثلاثي الصوديوم لتحييد أيونات عسر الماء مثل المغنيسيوم والكالسيوم. يضعف هذا المركب الرابطة بين الأوساخ والقماش، مما يساعد في إزالة البقع بواسطة المساحيق.
أحد أكثر المركبات استخدامًا في مساحيق الغسيل هو رباعي أسيتيل إيثيلين ديامين (TAED)، والذي يوفر إزالة البقع والتبييض في درجات حرارة منخفضة.
التركيب الكيميائي للمبيض (وايتكس)
يستخدم المبيض في الصناعة للتطهير وإزالة اللون وإزالة الروائح الكريهة. يحتوي هذا المحلول السام على هيبوكلوريت الصوديوم، والذي يتكون من تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع غاز الكلور في الماء.
التركيب الكيميائي لمزيلات الترسبات
تُستخدم هذه المنظفات لتنظيف الأسطح المعدنية. ومن بين أكثر المنظفات شيوعًا مزيلات الترسبات القائمة على حمض الهيدروكلوريك، والمعروفة باسم الداي أسيد.
التركيب الكيميائي لمزيلات الشحوم
تُستخدم هذه الفئة من المنظفات القلوية لإزالة الزيوت والشحوم والشمع. غالبًا ما تعتمد هذه المنتجات على هيدروكسيد الصوديوم أو هيدروكسيد البوتاسيوم، والتي تتفاعل مع الدهون وتحللها. أحد أكثر المنظفات القلوية استخدامًا هو الأمونيا، والتي يمكنها إزالة أنواع مختلفة من الزيوت والدهون. تحتوي هذه المنظفات أيضًا على إضافات تعتمد على الفوسفات والسيليكات. حمض الهيدروكلوريك وحمض الفوسفوريك عبارة عن مركبات حمضية تستخدم لإزالة الشحوم في هذه المنظفات.
التركيب الكيميائي لمنظفات الأسطح
اليوم، يتم استخدام مجموعة متنوعة من المنظفات ذات التركيبات المحددة لتنظيف الأسطح. على سبيل المثال، يتم استخدام المحاليل الحمضية لتنظيف الأسطح الخزفية والبلاط. يتم استخدام المحاليل القلوية لإزالة البقع من الرخام والجير والجرانيت لأن هذه الأحجار حساسة للأحماض. الكحول الأيزوبروبيلي هو أحد مكونات منظفات الأسطح الدهنية والزيتية.
ملخص أسباب استخدام المكونات الكيميائية في المنظفات
تُستخدم العديد من المكونات الكيميائية الشائعة في المنظفات، ولكل منها وظيفة محددة. وفيما يلي هذه المكونات وأدوارها:
1. المواد الكاشطة: تُستخدم في فرك وتلميع الأسطح في منتجات التنظيف.
2. مُعدلات ومُثبتات درجة الحموضة: تُضاف للحفاظ على توازن درجة الحموضة وتثبيت المكونات الأخرى في المنظفات.
3. فوسفات الصوديوم: تُستخدم مركبات مثل ثلاثي فوسفات الصوديوم وأورثوفوسفات أحادي الصوديوم وثلاثي فوسفات لتليين المياه. وفي بعض المناطق، وبسبب المخاوف البيئية، تُستخدم عوامل التخلب كبدائل لمشتقات الفوسفات.
4. عوامل الأكسدة: تُستخدم لتبييض الأسطح. وفي أمريكا الشمالية، تُعتبر المؤكسدات القائمة على هيبوكلوريت الصوديوم شائعة، بينما تُستخدم في أوروبا عوامل قائمة على بيروكسيد.
5. الحشوات: تعدل الخصائص الفيزيائية للمنظفات. على سبيل المثال، يتم إضافة كبريتات الصوديوم (البوراكس) إلى المنظفات الصلبة لضمان التدفق الحر للمساحيق، ويتم استخدام الكحول في المنظفات السائلة لزيادة قابلية الذوبان وتقليل نقطة الانصهار.
6. الإنزيمات: تستخدم لإزالة البقع البيولوجية. يتم إنتاج الإنزيمات عادة من البكتيريا مثل *Bacillus licheniformis* أو *Bacillus subtilis*.
7. إضافات أخرى: يتم إضافة الألوان والعطور وعوامل الرغوة لتوفير خصائص تليين وتفتيح وخصائص حسية ممتعة.
8. منظفات الزجاج: تحتوي على الأمونيا للتنظيف ومحاليل حمض الكروميك لتعزيز شفافية الأسطح الزجاجية.