کلروفرم Laboratory

تاریخچه کلروفرم

کلروفرم برای اولین بار در سال ۱۸۳۱ توسط سه شیمیدان به‌صورت مستقل کشف شد: ساموئل گاتری (Samuel Guthrie) از آمریکا، اوژن سوبرن (Eugène Soubeiran) از فرانسه، و یوستوس فون لیبیگ (Justus von Liebig) از آلمان. این شیمیدانان با استفاده از واکنش‌های شیمیایی مختلف، از جمله اثر پودر سفیدکننده کلر (هیپوکلریت کلسیم) بر استون یا اتانول، موفق به تولید کلروفرم شدند. ساختار شیمیایی این ماده بعدها توسط ژان-باتیست دوما (Jean-Baptiste Dumas) در سال ۱۸۳۴ تعیین شد، و او نام "کلروفرم" را برای آن پیشنهاد کرد که از ترکیب واژه‌های "کلر" و "فرمیل" (مشتق از اسید فرمیک) گرفته شده است.در اواسط قرن نوزدهم، کلروفرم به دلیل خواص بیهوش‌کننده‌اش مورد توجه پزشکی قرار گرفت. در سال ۱۸۴۷، جیمز یانگ سیمپسون (James Young Simpson)، پزشک اسکاتلندی، برای اولین بار از کلروفرم به‌عنوان ماده بیهوش‌کننده در زایمان استفاده کرد. این کاربرد به‌سرعت در جراحی‌ها و فرآیندهای پزشکی گسترش یافت، زیرا کلروفرم نسبت به اتر، که پیش‌تر استفاده می‌شد، سریع‌تر اثر می‌کرد و غیرقابل‌اشتعال بود. با این حال، با گزارش عوارض جانبی مانند آسیب کبدی، مشکلات تنفسی، و حتی مرگ در اثر استفاده نادرست، کاربرد کلروفرم به‌عنوان بیهوش‌کننده در اوایل قرن بیستم کاهش یافت و جایگزین‌های ایمن‌تری مانند هالوتان معرفی شدند.در حوزه آزمایشگاهی، کلروفرم به دلیل خواص حلالیت و پایداری شیمیایی، به‌سرعت به یکی از مواد کلیدی تبدیل شد. در دهه‌های بعدی، با پیشرفت فناوری‌های شیمیایی و صنعتی، روش‌های تولید کلروفرم بهبود یافت و کاربردهای آن در صنایع داروسازی، پلیمر، و زیست‌فناوری گسترش یافت. امروزه، کلروفرم Laboratory با خلوص بالا برای تحقیقات علمی تولید می‌شود و تحت استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای مانند ACS (American Chemical Society) و ISO عرضه می‌گردد. این ماده همچنان به‌عنوان یک ابزار ضروری در آزمایشگاه‌ها شناخته می‌شود، اما استفاده از آن با رعایت پروتکل‌های ایمنی همراه است.

ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی

کلروفرم یک ترکیب آلی از خانواده هیدروکربن‌های کلردار است که با فرمول شیمیایی CHCl₃ تعریف می‌شود. این ماده دارای یک اتم کربن مرکزی است که به سه اتم کلر و یک اتم هیدروژن متصل است و ساختار مولکولی آن به‌صورت چهاروجهی با تقارن C3v است. ویژگی‌های کلیدی کلروفرم عبارتند از:

• ظاهر و بو: کلروفرم مایعی بی‌رنگ با بوی شیرین و اترمانند است که به‌راحتی قابل‌تشخیص است.

• چگالی: چگالی آن ۱.۴۸۹ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، که از آب سنگین‌تر است.

• نقطه جوش و ذوب: نقطه جوش کلروفرم ۶۱.۱۵ درجه سانتی‌گراد و نقطه ذوب آن -۶۳.۵ درجه سانتی‌گراد است.

• حلالیت: کلروفرم در آب بسیار کم محلول است (حدود ۸ گرم در لیتر در ۲۰ درجه سانتی‌گراد)، اما به‌خوبی در حلال‌های آلی مانند اتانول، اتر، بنزن، و استون حل می‌شود.

• فراریت: این ماده بسیار فرار است و به‌سرعت در هوا تبخیر می‌شود، که این ویژگی هم در کاربردهای آزمایشگاهی مفید است و هم نیازمند احتیاط در نگهداری.

• پایداری: کلروفرم در شرایط عادی پایدار است، اما در حضور نور و اکسیژن ممکن است به فسژن (COCl₂)، یک گاز سمی، تجزیه شود. به همین دلیل، کلروفرم تجاری اغلب با تثبیت‌کننده‌هایی مانند اتانول یا آمیلن عرضه می‌شود.

این ویژگی‌ها کلروفرم را به یک حلال ایده‌آل برای بسیاری از ترکیبات آلی تبدیل کرده‌اند، اما سمیت و فراریت آن نیازمند رعایت استانداردهای ایمنی در هنگام استفاده است.

روش تولید

کلروفرم به روش‌های مختلفی تولید می‌شود که دو روش اصلی آن در مقیاس صنعتی و آزمایشگاهی عبارتند از:

۱. کلریناسیون متان

این روش متداول‌ترین فرآیند صنعتی برای تولید کلروفرم است. در این روش، گاز متان (CH₄) با کلر (Cl₂) در دمای بالا (۴۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) و در حضور نور فرابنفش یا کاتالیزور واکنش می‌دهد. واکنش به‌صورت مرحله‌ای انجام می‌شود و محصولات مختلفی از جمله متیل کلرید (CH₃Cl)، دی‌کلرومتان (CH₂Cl₂)، کلروفرم (CHCl₃)، و تتراکلرید کربن (CCl₄) تولید می‌شوند. معادله کلی واکنش به این صورت است:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl
CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

کلروفرم از طریق تقطیر جدا شده و خالص‌سازی می‌شود. بازده این روش معمولاً بین ۹۰ تا ۹۵ درصد است، اما نیاز به کنترل دقیق شرایط واکنش دارد تا تولید ناخالصی‌ها به حداقل برسد.

۲. واکنش استون با هیپوکلریت

این روش بیشتر در مقیاس آزمایشگاهی استفاده می‌شود و شامل واکنش استون (CH₃COCH₃) با هیپوکلریت سدیم (NaOCl) یا هیپوکلریت کلسیم (Ca(OCl)₂) در محیط قلیایی است. معادله واکنش به‌صورت زیر است:

CH₃COCH₃ + ۳NaOCl → CHCl₃ + CH₃COONa + ۲NaOH

در این فرآیند، کلروفرم به‌عنوان محصول اصلی و استات سدیم به‌عنوان محصول جانبی تولید می‌شود. این روش به دلیل سادگی و تجهیزات کمتر، برای تولید کلروفرم در مقیاس کوچک مناسب است، اما بازده آن (حدود ۸۶ تا ۹۱ درصد) کمتر از روش صنعتی است.

۳. روش‌های دیگر

روش‌های دیگری مانند کلریناسیون اتانول یا واکنش‌های هالوفرم نیز برای تولید کلروفرم استفاده می‌شوند، اما کاربرد آن‌ها محدودتر است. در برخی موارد، کلروفرم به‌عنوان محصول جانبی در فرآیندهای تولید ترکیبات کلرینه مانند دی‌کلرومتان یا تتراکلرید کربن به دست می‌آید و از طریق تقطیر بازیافت می‌شود.

تولید کلروفرم نیازمند رعایت استانداردهای زیست‌محیطی است، زیرا گازهای جانبی مانند هیدروژن کلرید (HCl) می‌توانند آلودگی ایجاد کنند. شرکت‌های تولیدکننده معمولاً از سیستم‌های جذب گاز برای مدیریت این محصولات جانبی استفاده می‌کنند.

کاربردهای کلروفرم Laboratory

کلروفرم Laboratory به دلیل خلوص بالا و ویژگی‌های شیمیایی، در کاربردهای متعددی در آزمایشگاه‌ها و صنایع استفاده می‌شود. مهم‌ترین کاربردهای آن عبارتند از:

۱. حلال در آزمایشگاه‌ها

کلروفرم به دلیل توانایی حل کردن طیف گسترده‌ای از ترکیبات آلی، یکی از حلال‌های اصلی در آزمایشگاه‌های شیمی و زیست‌فناوری است. این ماده در فرآیندهای استخراج، خالص‌سازی، و آنالیز شیمیایی، مانند کروماتوگرافی و طیف‌سنجی، استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، در استخراج DNA و RNA، کلروفرم برای جداسازی فازهای آلی و آبی در مخلوط‌های فنل-کلروفرم به کار می‌رود.

۲. نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی

کلروفرم به دلیل خاصیت ضدمیکروبی، برای نگهداری نمونه‌های بافت‌های بیولوژیکی، مانند نمونه‌های تشریحی یا سلولی، استفاده می‌شود. این ماده از تجزیه بافت‌ها جلوگیری می‌کند و به حفظ ساختار نمونه‌ها برای مطالعات بعدی کمک می‌کند.

۳. دندانپزشکی

در دندانپزشکی، کلروفرم به‌صورت محدود به‌عنوان بی‌حس‌کننده موضعی و حلال مواد مانند گوتاپرکا (ماده‌ای که در عصب‌کشی استفاده می‌شود) کاربرد دارد. برندهایی مانند مروابن (Morvabon) کلروفرم را در حجم‌های کوچک (مانند ۱۸ میلی‌لیتر) برای این منظور عرضه می‌کنند.

۴. سنتز شیمیایی

کلروفرم در سنتز ترکیبات آلی، به‌ویژه در تولید آلکالوئیدها، رنگ‌ها، و آفت‌کش‌ها، به‌عنوان حلال یا معرف استفاده می‌شود. این ماده همچنین در تولید پلی‌تترافلورواتیلن (PTFE یا تفلون) و فلوروکربن‌ها نقش دارد.

۵. کاربردهای صنعتی

اگرچه کلروفرم Laboratory بیشتر برای مقاصد تحقیقاتی است، اما در مقیاس صنعتی برای تولید مبردها (مانند HCFC-22)، انتقال حرارت در کپسول‌های آتش‌نشانی، و به‌عنوان حلال در صنایع داروسازی و پلیمر استفاده می‌شود.

۶. معرف آزمایشگاهی

کلروفرم به‌عنوان یک معرف برای شناسایی آمین‌های اولیه، برمیدها، و یدیدها در آزمایشگاه‌های شیمی تجزیه استفاده می‌شود. این ماده همچنین در واکنش‌های خاص، مانند واکنش هالوفرم، نقش دارد.

این کاربردها نشان‌دهنده اهمیت کلروفرم در تحقیقات علمی و صنعتی هستند، اما استفاده از آن باید با رعایت استانداردهای ایمنی همراه باشد.

مزایا

کلروفرم Laboratory مزایای متعددی دارد که آن را به ماده‌ای پرکاربرد تبدیل کرده‌اند:

• حلالیت عالی: کلروفرم توانایی حل کردن بسیاری از ترکیبات آلی، مانند چربی‌ها، رزین‌ها، و آلکالوئیدها، را دارد که آن را برای استخراج و خالص‌سازی ایده‌آل می‌کند.

• فراریت بالا: این ویژگی باعث می‌شود کلروفرم به‌سرعت از نمونه‌ها تبخیر شود، که در فرآیندهای خشک‌سازی و آنالیز مفید است.

• پایداری شیمیایی: کلروفرم در شرایط عادی پایدار است و با بسیاری از مواد واکنش نمی‌دهد، که آن را برای استفاده در سنتزهای شیمیایی مناسب می‌کند.

• خلوص بالا: کلروفرم Laboratory با استانداردهای ACS و ISO تولید می‌شود و ناخالصی‌های آن به حداقل رسیده است، که برای تحقیقات دقیق ضروری است.

• کاربرد چندمنظوره: از زیست‌فناوری تا دندانپزشکی، کلروفرم در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد و انعطاف‌پذیری بالایی ارائه می‌دهد.

• هزینه نسبتاً پایین: در مقایسه با برخی حلال‌های تخصصی، کلروفرم هزینه تولید و عرضه مناسبی دارد.

معایب و خطرات

با وجود مزایا، کلروفرم معایب و خطرات قابل‌توجهی دارد که باید مورد توجه قرار گیرند:

• سمیت بالا: کلروفرم یک ماده سمی است که تنفس، بلع، یا تماس پوستی آن می‌تواند باعث سردرد، سرگیجه، تهوع، بیهوشی، و در موارد شدید، آسیب کبدی، کلیوی، یا حتی مرگ شود.

• سرطان‌زایی: مطالعات نشان داده‌اند که کلروفرم در حیوانات آزمایشگاهی سرطان‌زا است، و به همین دلیل به‌عنوان یک ماده بالقوه سرطان‌زا برای انسان طبقه‌بندی شده است.

• تجزیه به فسژن: در حضور نور و اکسیژن، کلروفرم ممکن است به فسژن، یک گاز سمی، تجزیه شود که خطرناک است.

• تأثیرات زیست‌محیطی: کلروفرم به دلیل فراریت، می‌تواند هوا، آب، و خاک را آلوده کند و به اکوسیستم آسیب برساند.

• محدودیت‌های قانونی: سازمان‌هایی مانند FDA استفاده از کلروفرم در محصولات غذایی، دارویی، و آرایشی را ممنوع کرده‌اند، که کاربرد آن را محدود می‌کند.

• نیاز به تجهیزات ایمنی: کار با کلروفرم نیازمند هود شیمیایی، دستکش نیتریل، و ماسک تنفسی است، که هزینه‌های اضافی ایجاد می‌کند.

ملاحظات ایمنی

برای کار ایمن با کلروفرم Laboratory، رعایت پروتکل‌های زیر ضروری است:

• تهویه مناسب: کلروفرم باید در هود شیمیایی یا محیط با تهویه قوی استفاده شود تا از استنشاق بخارات آن جلوگیری شود.

• تجهیزات حفاظتی: استفاده از دستکش نیتریل، عینک ایمنی، و ماسک تنفسی استاندارد الزامی است.

• نگهداری صحیح: کلروفرم باید در ظروف شیشه‌ای تیره، در محیط خنک و خشک، و دور از نور و اکسیژن نگهداری شود تا از تجزیه به فسژن جلوگیری شود.

• مدیریت پسماند: ضایعات کلروفرم باید طبق مقررات زیست‌محیطی دفع شوند و از ریختن آن در فاضلاب اجتناب شود.

• آموزش کاربران: افرادی که با کلروفرم کار می‌کنند باید آموزش‌های لازم در مورد خطرات و روش‌های ایمن را دریافت کنند.

• جایگزین‌ها: در صورت امکان، از حلال‌های ایمن‌تر مانند اتانول یا ایزوپروپانول استفاده شود.

ترکیبات ش یمیایی

کلروفرم از یک اتم کربن، یک اتم هیدروژن، و سه اتم کلر تشکیل شده است (CHCl₃). این ترکیب در دسته هیدروکربن‌های کلردار فرار قرار می‌گیرد و ساختار مولکولی آن چهاروجهی است. کلروفرم تجاری معمولاً با تثبیت‌کننده‌هایی مانند اتانول (۱-۲٪) یا آمیلن مخلوط می‌شود تا از تجزیه آن به فسژن جلوگیری شود. خلوص کلروفرم Laboratory اغلب بالای ۹۹٪ است و ناخالصی‌هایی مانند آب، دی‌کلرومتان، یا تتراکلرید کربن به حداقل رسیده‌اند. شماره CAS کلروفرم ۶۷-۶۶-۳ است، که شناسایی آن را در استانداردها و کاتالوگ‌های شیمیایی آسان می‌کند.

ماندگاری

کلروفرم Laboratory در شرایط نگهداری مناسب (دمای ۲ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد، دور از نور و اکسیژن) می‌تواند سال‌ها پایدار بماند. افزودن تثبیت‌کننده‌ها ماندگاری آن را افزایش می‌دهد، اما در صورت نگهداری نادرست، ممکن است به فسژن یا سایر محصولات سمی تجزیه شود. ظروف شیشه‌ای تیره و مهر و موم شده بهترین گزینه برای نگهداری هستند. تاریخ انقضای کلروفرم معمولاً ۲ تا ۵ سال پس از تولید است، اما باید به‌صورت دوره‌ای بررسی شود تا از کیفیت آن اطمینان حاصل شود.

بسته‌بندی

کلروفرم Laboratory معمولاً در بطری‌های شیشه‌ای تیره (برای جلوگیری از تجزیه نوری) با درپوش‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی عرضه می‌شود. حجم‌های رایج شامل ۱۰۰ میلی‌لیتر، ۵۰۰ میلی‌لیتر، ۱ لیتر، و ۲.۵ لیتر است. بسته‌بندی شامل برچسب‌هایی با اطلاعات ایمنی، شماره CAS، خلوص، و دستورالعمل‌های نگهداری است. برخی برندها، مانند مرک (Merck) یا دکتر مجللی، از بسته‌بندی‌های باکیفیت با مهر و موم‌های امنیتی استفاده می‌کنند تا از نشت یا آلودگی جلوگیری شود.

ویژگی‌های ظاهری

کلروفرم مایعی شفاف و بی‌رنگ با بوی شیرین و اترمانند است. این ماده در ظروف شیشه‌ای تیره ذخیره می‌شود و در حالت عادی هیچ رسوب یا کدورتی ندارد. چگالی بالای آن باعث می‌شود در مخلوط‌های آبی-آلی به‌صورت لایه‌ای جداگانه در پایین ظرف قرار گیرد. ظاهر کلروفرم در آزمایشگاه‌ها معمولاً با برچسب‌های ایمنی و مشخصات فنی همراه است که آن را از سایر حلال‌ها متمایز می‌کند.

منابع خرید

کلروفرم Laboratory در ایران از طریق شرکت‌های معتبر مانند تمادکالا، شیمی بان آوش، بیسموت، و آسان‌نما قابل‌تهیه است. این شرکت‌ها محصولات برندهایی مانند مرک (Merck)، دکتر مجللی، و مروابن را عرضه می‌کنند. برای خرید، معمولاً ارائه مجوز یا مدارک شناسایی (مانند کارت ملی یا کارت دانشجویی) الزامی است، زیرا کلروفرم ماده‌ای کنترل‌شده است

نتیجه‌گیری

کلروفرم Laboratory یک ماده شیمیایی کلیدی در آزمایشگاه‌ها و صنایع است که به دلیل خواص حلالیت، فراریت، و پایداری، کاربردهای گسترده‌ای در شیمی، زیست‌فناوری، دندانپزشکی، و سنتز مواد دارد. این ماده با خلوص بالا و تحت استانداردهای بین‌المللی تولید می‌شود و برای تحقیقات علمی و فرآیندهای صنعتی ضروری است. با این حال، سمیت، سرطان‌زایی بالقوه، و خطرات زیست‌محیطی آن نیازمند رعایت دقیق پروتکل‌های ایمنی، استفاده از تجهیزات حفاظتی، و مدیریت صحیح پسماند است.خرید کلروفرم از منابع معتبر مانند تمادکالا، شیمی بان آوش، و بیسموت، کیفیت و ایمنی محصول را تضمین می‌کند. این شرکت‌ها با ارائه محصولات برندهای برتر و خدمات پس از فروش، گزینه‌هایی قابل‌اعتماد برای پژوهشگران و متخصصان هستند. با درک کامل مزایا، معایب، و ملاحظات ایمنی کلروفرم، کاربران می‌توانند از این ماده به‌صورت مؤثر و ایمن استفاده کنند. کلروفرم، با وجود چالش‌هایش، همچنان یکی از ابزارهای حیاتی در علم و صنعت باقی می‌ماند و با مدیریت صحیح، می‌تواند به پیشرفت تحقیقات و تولید کمک کند.