چرا افرادی که با گریس کار می کنند دستشان را با بنزین یا نفت می شویند؟ بررسی علمی شیمی یازدهم

پاسخ این پرسش شیمیایی در اصل بنیادین شبیه، شبیه را در خود حل می کند نهفته است. گریس، بنزین و نفت همگی ترکیباتی هیدروکربنی و ناقطبی هستند. از آنجا که نیروهای بین مولکولی حاکم بر هر سه ماده از نوع واندروالسی یا همان نیروهای لندن است، مولکول های بنزین یا نفت به راحتی در میان زنجیره های هیدروکربنی گریس نفوذ کرده و آن را در خود حل می کنند. در مقابل، آب یک حلال قطبی است و توانایی شکستن این پیوندهای ناقطبی را ندارد، به همین دلیل شستشوی دست آغشته به گریس تنها با آب بی نتیجه است و نیاز به حلال های هم جنس با گریس احساس می شود.

درک ماهیت مواد: گریس، بنزین و نفت از دیدگاه شیمی

برای پاسخ به این سوال کلیدی، ابتدا باید به ماهیت شیمیایی موادی که با آن ها سروکار داریم نگاهی دقیق بیندازیم. درک ساختار مولکولی گریس، بنزین و نفت، گره اصلی این معما را باز می کند و نشان می دهد که چرا آن ها به این شکل با یکدیگر تعامل دارند.

گریس: یک هیدروکربن سنگین و ناقطبی

گریس ماده ای نیمه جامد و ویسکوز است که در صنعت و مکانیک برای روان کاری قطعات متحرک استفاده می شود. این ماده در واقع ترکیبی پیچیده از یک روغن پایه (که معمولاً از مشتقات نفتی است) و یک غلیظ کننده (مانند صابون های فلزی یا پلیمرها) است. بخش اعظم گریس را هیدروکربن ها تشکیل می دهند. هیدروکربن ها مولکول هایی هستند که فقط از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده اند. در گریس، این هیدروکربن ها معمولاً زنجیره های طولانی و پیچیده ای دارند. به دلیل این ساختار، یعنی توزیع تقریباً یکنواخت الکترون ها در طول زنجیره کربنی و تفاوت اندک در الکترونگاتیوی بین کربن و هیدروژن، مولکول های گریس ناقطبی هستند. این به این معنی است که هیچ بخش مشخصی از مولکول گریس بار مثبت یا منفی قابل توجهی ندارد و گشتاور دوقطبی کلی آن نزدیک به صفر است. نیروهای بین مولکولی اصلی در گریس، نیروهای واندروالسی یا همان نیروهای لندن هستند که از ضعیف ترین نیروهای بین مولکولی به شمار می روند.

بنزین و نفت: حلال های هیدروکربنی ناقطبی

بنزین و نفت نیز هر دو از مشتقات نفتی هستند و در دسته حلال های هیدروکربنی ناقطبی قرار می گیرند. این مواد مخلوطی از انواع مختلف هیدروکربن ها، به ویژه آلکان ها، آلکن ها و ترکیبات آروماتیک هستند. بخش عمده آن ها را هیدروکربن های زنجیره ای تشکیل می دهند. همانند گریس، مولکول های بنزین و نفت نیز به دلیل توزیع متقارن الکترون ها و ماهیت شیمیایی پیوندهای کربن هیدروژن، ناقطبی محسوب می شوند. گشتاور دوقطبی کلی این مولکول ها نیز بسیار ناچیز و نزدیک به صفر است. این حلال ها به دلیل ماهیت ناقطبی خود، توانایی بسیار خوبی در حل کردن سایر مواد ناقطبی دارند.

قاعده طلایی حلالیت: شبیه، شبیه را در خود حل می کند

اکنون که ماهیت شیمیایی گریس، بنزین و نفت را شناختیم، می توانیم به اصلی ترین دلیل حل شدن گریس در این حلال ها بپردازیم: قاعده شبیه، شبیه را در خود حل می کند. این یک اصل بنیادی در شیمی است که حلالیت مواد را توضیح می دهد. مولکول ها بر اساس نحوه توزیع الکترون ها در ساختارشان به دو دسته قطبی و ناقطبی تقسیم می شوند. مولکول های قطبی دارای بار جزئی مثبت و منفی در نقاط مختلف خود هستند. آب بهترین مثال برای یک مولکول قطبی است. این مولکول ها با یکدیگر از طریق نیروهای دوقطبی دوقطبی و پیوندهای هیدروژنی قوی برهم کنش می کنند. در مقابل، مولکول های ناقطبی الکترون ها را به صورت یکنواخت توزیع کرده و فاقد بار جزئی مثبت و منفی مشخص هستند. گریس، بنزین و نفت نمونه های بارز مولکول های ناقطبی اند. نیروهای بین مولکولی در این مواد، نیروهای واندروالسی هستند که ناشی از دوقطبی های لحظه ای و گذرا می باشند.

قاعده شبیه، شبیه را در خود حل می کند بیان می کند که مواد قطبی در حلال های قطبی و مواد ناقطبی در حلال های ناقطبی حل می شوند. دلیل این امر به برهم کنش نیروهای بین مولکولی باز می گردد. برای اینکه یک ماده در حلال حل شود، باید نیروهای جاذبه بین مولکول های حلال و حل شونده به اندازه ای قوی باشند که بتوانند بر نیروهای جاذبه بین مولکول های حل شونده و همچنین نیروهای جاذبه بین مولکول های حلال غلبه کنند. هنگامی که مولکول های گریس با بنزین یا نفت مخلوط می شوند، نیروهای بین مولکولی هر دو ماده از نوع واندروالسی است و این نیروها با یکدیگر سازگار هستند. مولکول های بنزین می توانند به راحتی بین مولکول های گریس نفوذ کرده و با آن ها پیوندهای واندروالسی تشکیل دهند. این برهم کنش های مشابه، منجر به حل شدن گریس در حلال های نفتی می شود.

چرا پس از شستشوی دست با بنزین، پوست خشک می شود؟

استفاده از حلال های نفتی برای پاک کردن گریس اگرچه در ابتدا مؤثر به نظر می رسد، اما به سرعت متوجه می شویم که پوست دست خشک و زبر می شود. این پدیده نیز ریشه های عمیق شیمیایی و بیولوژیکی دارد.

چربی طبیعی پوست: یک سد محافظتی حیاتی

پوست انسان، بزرگترین عضو بدن، دارای یک لایه محافظ طبیعی از چربی است که به سبوم معروف است. سبوم توسط غدد سباسه تولید می شود و ترکیبی پیچیده از لیپیدها شامل تری گلیسیریدها، اسیدهای چرب آزاد، موم های استر و اسکوالن است. این چربی ها در لایه بیرونی پوست (اپیدرم، به ویژه در لایه شاخی) قرار گرفته و نقش های حیاتی حفظ رطوبت، محافظت فیزیکی و شیمیایی، و تنظیم پی اچ پوست را ایفا می کنند. از دیدگاه شیمیایی، مولکول های سازنده چربی طبیعی پوست نیز عمدتاً ماهیت ناقطبی دارند.

برهم کنش بنزین با چربی پوست

همانطور که توضیح داده شد، بنزین و نفت حلال های ناقطبی قوی هستند. هنگامی که دست آغشته به گریس با بنزین شسته می شود، بنزین نه تنها گریس را حل می کند، بلکه به دلیل ماهیت ناقطبی مشابه، چربی های طبیعی و حیاتی پوست را نیز در خود حل کرده و از بین می برد. این فرآیند را می توان به این صورت توضیح داد که مولکول های بنزین با نیروهای واندروالسی با مولکول های چربی پوست برهم کنش می کنند و آن ها را از سطح پوست جدا کرده و در خود حل می کنند. با از بین رفتن این لایه حیاتی چربی، پوست ناگهان قابلیت خود را در حفظ رطوبت از دست می دهد. آب موجود در لایه های زیرین پوست به سرعت تبخیر شده (پدیده ای که به آن از دست دادن آب ترانس اپیدرمال می گویند) و در نتیجه پوست به سرعت خشک، کشیده، زبر و پوسته پوسته می شود.

خطرات و آسیب های بلندمدت تماس پوست با آلکان های مایع

در حالی که استفاده موردی از بنزین یا نفت برای پاک کردن گریس ممکن است تنها به خشکی موقت پوست منجر شود، تماس مداوم یا طولانی مدت با حلال های نفتی و به طور کلی آلکان ها، می تواند عواقب جدی و آسیب های جبران ناپذیری برای بافت های پوستی به همراه داشته باشد.

مکانیسم آسیب رساندن به بافت های پوستی

تکرار عمل حل کردن و از بین بردن چربی های طبیعی پوست توسط حلال های ناقطبی، به تدریج سد دفاعی پوست را تضعیف می کند. خشکی و ترک خوردگی عمیق، التهاب و قرمزی، کاهش انعطاف پذیری پوست، تضعیف سد دفاعی و افزایش نفوذپذیری، و آسیب آلکان ها به پوست در سطح سلولی از جمله این مکانیسم ها هستند. آلکان ها می توانند به غشای سلولی که از جنس لیپید است نفوذ کرده و ساختار آن را مختل کنند.

عوارض و مشکلات بهداشتی احتمالی

آسیب های مکانیکی و شیمیایی ناشی از تماس طولانی مدت با حلال های نفتی می تواند به مشکلات جدی تری منجر شود. افزایش خطر عفونت های پوستی، احتمال ایجاد درماتیت تماسی، جذب مواد مضر از طریق پوست آسیب دیده و حتی خطرات سرطان زایی برخی هیدروکربن های آروماتیک موجود در بنزین و نفت، از جمله عوارض جدی این عمل هستند.

راه حل های ایمن تر و جایگزین برای پاک کردن گریس از دست

با توجه به خطراتی که حلال های نفتی برای پوست و سلامت عمومی دارند، بسیار مهم است که از روش های ایمن تر و مناسب تری برای پاک کردن گریس از دست استفاده کنیم.

سوالات متداول

جمع بندی نهایی

پاسخ به سوال چرا افرادی که با گریس کار می کنند، دستشان را با بنزین یا نفت می شویند از کتاب شیمی یازدهم، فراتر از یک نکته ساده درسی است و درک عمیقی از شیمی حلالیت، قطبیت مولکول ها و نیروهای بین مولکولی را می طلبد. قاعده شبیه، شبیه را در خود حل می کند اصل اساسی این پدیده است که نشان می دهد چرا مواد ناقطبی مانند گریس در حلال های ناقطبی نظیر بنزین و نفت حل می شوند. گرچه حلال های نفتی گریس را به خوبی پاک می کنند، اما این روش دارای پیامدهای منفی و خطرات جدی برای سلامت پوست در کوتاه مدت و بلندمدت است. توصیه می شود تمامی افرادی که با گریس و روغن سروکار دارند، به جای استفاده از حلال های نفتی، از راهکارهای ایمن تر و جایگزین مانند دستکش محافظ، شوینده های صنعتی مخصوص، آب گرم و صابون، یا روغن های گیاهی استفاده کنند.