E-Okul Bilgi

Kimya Dönem Ödevi: Temizlik Maddeleri nelerdir ve nasıl imal edilir?

Hayatımızda çok önemli bir yeri tutan Temizliği sağlayabilmemiz için öncelikle "Temizlik Maddeleri"ne ihtiyaç duyarız.

İşte bu maddeler de kendi içinde farklı gruplara ayrılmaktadırlar. Bu grupları 4 başlık altında inceleriz.



TEMİZLİK MADDELERİ
• Sabunlar
• Deterjanlar
• Çamaşır Sodası
• Çamaşır Suyu

Temizlik Maddelerinin Yapısı
• Yüzey Aktif Maddeleri
• Anyonik Aktif Maddeleri
• Katyonik Aktif Maddeleri
• Non-İyonik Aktif Maddeleri
• Amfoterik Aktif Maddeleri

Yapı Maddeleri
• Alkaliler
• Sertlik Bağlayıcı
• İyon Değiştiriciler
• Kir Çökmesini Önleyici
• Korozyon Önleyici
• Enzimler
• Optik Beyazlatıcılar
• Köpük Düzenleyici
• Parfüm
• Dolgu Maddeleri

Yardımcı Yıkama Maddeleri
• Yağ Çözücüler
• Alkali Maddeler
• Kireç Çözücüler
• Apre Maddeleri
• Nötralize Edici Maddeler
• Kompleks Yapıcılar

Temizlik Maddelerinin Yapısı

Temizlik maddelerinin bünyelerine pek çok değişik kimyasal maddeler girmektedir. Bu maddelerin türleri, miktarları kullanılacak yüzeye ve amaçlara göre değişmektedir.

Bazıları yalnız kullanıldığında etkili olurken, bazıları da başka maddelerle birleşerek etkili olmaktadır.

Temizlik maddeleri formülasyonunda yer alan bir takım maddeler temizlik işlevini kolaylaştırırken, bazı maddeler temizliğe hemen hiç katkıda bulunmamaktadır.

Bu tür maddeler, dolgu ve koku verme amacıyla kullanılmaktadır.

Deterjanların bünyelerindeki içerik maddeleri ve açıklamalarına aşağıda yer verilmektedir.

Yüzey Aktif Maddeleri

Bu maddeler, suyun yüzey gerilimini azaltarak, temizlik için gereken ıslanmayı sağlamaktadır. "Tensid" olarak da adlandırılan yüzey aktif maddeler, bir tarafı su tarafından çekilen (hidrofil), diğer tarafı su tarafından itilen (hidrofob) iki grubu molekülünde birleştiren bir yapıdan meydana gelir.

Anyonik Aktif Maddeler

Sentetik temizlik maddelerinde (çamaşır-bulaşık deterjanları, halı yıkama şampuanı vs.) en çok kullanılan yüzey aktiftir. Etkisi ve çözünürlüğü sıcaklıkla artan anyonik maddeler hafif kirleri çıkarıcı özelliğinden dolayı güvenlidir. (Örn: Sabun)

Katyonik Aktif Maddeler

Kir çıkarma özelliği zayıf olan katyonikler aynı zamanda pahalıdır. Birbirini nötralize edeceğinden anyoniklerle birlikte kullanılmaz. Daha çok yıkama sonrası işlemlerine uygun olan katyonikler genellikle çamaşır yumuşatıcı ve (çamaşır suyu gibi) dezenfektanlarda kullanılır.

Antiseptik özelliği nedeniyle, daha çok sanitasyonda tercih edilir. Özellikle sert yüzeyler, katyonikle temizlendikten sonra daha geç toz tutmaktadır.


Non-İyonik Aktif Maddeleri

Katyonik ve anyoniklere oranla daha pahalı olan non-iyonik yüzey aktifler, güçlü kir çıkarma özelliğine sahiptir. Non-iyoniklerin su sertliğinden ve düşük sıcaklıktan etkilenmemesi, yağ bazlı kirleri en iyi şekilde çıkarması ve sentetikler için uygun olması, diğer önemli özellikleridir. Köpüksüz olduğundan otomatik yıkayıcılar için elverişlidir. Hem katyonik, hem anyonikle birlikte bulunabilir.

Amfoterik Aktif Maddeleri

Amfoterik aktif maddelerin yapıları oldukça karmaşıktır ve en az kullanılan yüzey aktiftir. Temizleme gücü yüksek ve cilde zararsızdır. Daha çok kozmetik sanayinde tercih edilmektedir.


Temizlik Maddelerinin Yapısı

Yapı Maddeleri
Bu maddeler yüzey aktif maddelerin arındırıcı etkisini arttırıcı rol oynar. En önemli özelliği suda sertlik iyonlarını etkisiz hale getirerek, bunların yüzey aktif maddelerle etkileşime girmesini önlemesidir.

Yapı maddeleri ayrıca yıkama için gerekli alkali ortamın oluşmasını sağlar. Deterjanının nemlenmesini önleyiciler, kir çözme amacıyla deterjanlara katılan sodyum polifosfat, düşük ısılarda da etkili olmayı sağlayan TAED bu maddelere örnek olarak verilebilir.

Deterjanlar içerisinde yer aian bazı önemli yapı maddeleri aşağıda alt başlıklar halinde incelenmektedir.

Alkaliler

Kirlerin pek çoğu asidik özellikte olduğundan yıkama ortamının alkali olması gerekmektedir.

En ideal yıkama ortamı için pH 10-12 arasında olmalıdır. Soda. silikat ve kompleks fosfatlar gibi alkaliler temizliğin etkisini arttırıcı öneme sahip maddelerdir.

Bu maddeler yüzey aktif maddelerin etkisini arttırır, suyun pH'ının yüksek ve sürekli olmasını sağlar.

Özellikle pamuk, keten gibi doğal elyafların liflerini kabartarak, kirin elyaftan ayrılmasına yardımcı olur, fakat kiri askıda tutma özelliği çok zayıftır.

Yağ asitlerini yüksek ısıda "sabunlaştırarak" temizler. Temel olarak bir deterjanda alkali oranı ne kadar yüksekse o kadar iyi temizler, fakat (ipek, yün gibi) bazı elyaflar için zararlı olabileceğinden, alkali tür ve miktarlarının doğru seçilmesi geremektedir.

Deterjanlarda en çok kullanılan alkaliler şunlardır.-sodyum hidroksit, sodyum karbonat/soda. sodyummetasilikathidrat.

Sertlik Bağlayıcı

Su sertliğinin daha önce bahsedilen olumsuzluklarının giderilmesi için sudaki kalsiyum ve magnezyumu yıkama süresince bağlayarak, çamaşır üzerine çökmesini önleyen maddedir.

En çok kullanılan sertlik bağlayıcı "sodyumtripolifosfat (STTP)"tır. STTP yıkama suyunun alkali nitesini arttırır, kirlerin uzaklaştırılmasını hızlandırır ve hem emülsiyon hem de süspansiyon ile uzaklaştırılan kirlerin askıda tutulmasına yardımcı olur. STTP ayrıca, deterjan tozlarının kuru (crispness) kalmasını sağlar.

İyon Değiştiriciler

Fosfatın çevreye verdiği bazı olumsuzluklar, fosfat yerine kullanılabilecek alternatifler geliştirilmeye başlanmıştır. Bu doğrultuda, sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarını sodyum iyonuna çeviren yöntem geliştirilmiştir.

Bu işleme sodyumiama denmektedir. İyon değiştiriciler suda çözünmeyen ve su sertliğini gideren maddelerdir. Bunlar arasında "Zeolit", en sık kullanılan iyon değiştiricidir.

Kir Çökmesini Önleyici

Çamaşırdan ayrılan, fakat çözünmeyen kirlerin tekrar çamaşır yüzeyine yerleşmesini önleyen maddelerdir. "Karboksimetilselüloz-CMC" ve "Sodyumkarboksimetilselüloz-SCMC" gibi türleri bulunmaktadır.

Kirleri uzaklaştırılan çamaşır yüzeyini kaplayarak, kirin tekrar yerleşmesini önleyen bu maddeler, sadece pamuk ve keten elyafında etkili iken, sentetik elyaflarda etkisizdir.

Sentetikler için PVP kullanılmaktadır. Bazı deterjan türlerinde bu madde yerine fosfat kullanılmaktadır.

Korozyon Önleyici

Yıkama sırasında kullanılan kimyasalların temas ettiği metal yüzeylere zarar vermemesi için deterjanlara ilave edilen maddelerdir.

Bu amaçla kullanılan sodyum silikat ince bir tabak oluşturarak, metal yüzeyleri kaplar. Bununla birlikte, metal yüzeyler için iyi bir temizlik maddesidir.

Enzimler

Çamaşır üzerindeki küçük kir molekülleri genellikle kolay parçalanırken, daha uzun zincirli büyük molekül yapıdaki kirlerin çözünmesi zordur. Biyolojik katalizör

Optik Beyazlatıcılar

Yıkanan ve ağartılan çamaşırlar hafif sarımsı bir renk alır. Bunun nedeni, çamaşırın üzerine düşen mavi renk tayfını absorbe ederek yansıtmamasıdır. Önceleri bunu önlemek için mavi renkli bir boya olan çivit kullanılırken, bunun yerini sonradan optik beyazlatıcılar aldı.

Optik beyazlatıcılar, kumaş üzerinde durulama ile çıkmayan ve mor ötesi ışınları emerek, bunları insan gözünün görebildiği spektrum bölgesine kaydırıp yansıtan maddelerdir.

Yansıtılan toplam ışın miktarını arttırarak "fluoresans" etkisi gösterdiğinden fluoresans beyazlatıcı olarak da isimlendirilmektedir.

Optik beyazlatıcı kullanıldığında göz, bir yanılma olarak, çamaşırı daha parlak ve beyaz algılamaktadır.Optik beyazlatıcıların çoğu perboratlardan etkilenmezken, hipoklorit gibi ağartıcılardan etkilenir.

Deterjanda fazla miktarda bulunmuyor ise. yaklaşık 10 yıkamadan sonra en iyi sonuç alınır.

Farklı elyaf türleri için çeşitleri olan optik beyazlatıcılar klorlu ağartıcılara karşı hassastır.

Optik beyazlatıcıların etkili olması çamaşırın elyaf dokusunun yapısı-rengi. su sıcaklığı ve kimyasal sabitliği gibi değişkenlere bağlıdır.

Köpük Düzenleyici

Köpüğün temizlik sürecinin bir göstergesi olduğu genellikle kabul görmektedir. Fakat endüstriyel temizlikte, çeşitli nedenlerden ötürü, aşırı köpük istenmez.

Otomatik makinelerde yapılan yıkamalarda köpük düzeyinin iyi ayarlanması gerekmektedir. Fazla köpük, mekanik dönme etkinliğini azaltırken, aşırı düzeydeki köpük çamaşırın yıkama çözeltisi ile temas etmesini zorlaştırmaktadır.

Köpüğün uzaklaştırılması durulama aşamasını zorlaştırarak. daha fazla enerji ve su kaybına neden olmaktadır. Bu nedenle, deterjanlara ilave yapılmaması dah uygun olur.

Parfüm

Parfümün temizlik maddelerine ilave edilmesindeki nedenler temizliğin algılanabilir göstergesi olması ve temizlik sırasında sıcaklığın etkisiyle kirlerin yaydığı kötü kokuların önlenmesidir.

Ancak, çeşitli sakıncalarından ötürü, endüstriyel çamaşır temizliğinde parfümün etkisinin oldukça az olması istenmektedir. Parfümler, birbiriyle uyumlu pek çok yağ ve koku maddesinin karışımından elde edilir.

Koku beğenen kişilere göre farklılık göstermektedir. Kullanılan parfümün temizlik maddelerindeki diğer maddelerle de uyumlu olması gerektiğinden her parfümü arzu edilen ürünün içine katmak mümkün değildir.

Dolgu Maddeleri

Bu maddeler deterjan tozunun kuru kalması, görünümünün iyi olması, yoğunluğunun artması ve akışkanlığının kolaylaşması gibi amaçlarla deterjanlara ilave edilir. Bu amaçla en çok kullanılan sodyumsülfat'tır.


TEMİZLİK MADDELERİ


SABUN:

Yağ asitlerinin Na ve ya K tuzuna sabun denir. Çok eski çağlardan beri kullanılan en önemli temizlik maddeleridir.
Yağ asitlerinin Na tuzlarına beyaz sabun, K tuzlarına arap sabunu denir.
Na tuzları katı sabun, K tuzları genellikle jel şeklinde olur.
C17H35COONa : Sodyum Stearat. Beyaz sabun (Katı)
C17H35COOK : Potasyum Stearat. Beyaz sabun (jel)

SABUNLARIN ELDE YÖNTEMLERİ
1. Geleneksel Elde Yöntemi:
Yağ + NaOH → Beyaz sabun (Katı) + Gliserin
Yağ + KOH → Arap sabun (jel) + Gliserin


Hayvansal ya da bitkisel yağlar, kuvvetli bazlarla aynı ortamda ısıtılır. Bu olay sonunda sabun ve gliserin elde edilir.
2. Modern metotlarla sabun eldesi:
Yağ +Su → Yağ Asidi +Gliserin
Yağ Asidi +Baz → Sabun + Su


SABUN KİRİ NASIL TEMİZLER:

Sabun suda çözündüğünde bazik bir çözelti oluşturur. Oluşan baz kiri yumşatır.
C17H35-COONa → C17H35-COO- + Na+
Sabun molekülleri 2 kısımdan oluşur.
Suyu seven kısmı, suyu sevmeyen kısmı.

Suyu seven kısım molekülün baş kısmını, sevmeyen kısmı da kuyruk kısmını oluşturur. Anlaşıldığı gibi baş kısım, polar; kuyruk kısmı da a polardır.

Kirler, genel olarak a polar yapıda olan yağlardır.
Sabun ile su karşılaştığında sabunun polar ucunu, su molekülleri çeker. Ancak sabunun apolar ucu da elbisede yumuşamış olan apolar kiri sarar.

Su molekülleri sabunun anyon kısmını çeker ve böylece kir ortamdan çözeltiye geçmiş olur.

NOT: sert sularda özellikle Mg+2 ve Ca+2 iyonları vardır. Sabunlardaki anyon kısmı bu katyonlarla bileşik oluşturarak çökerler. Bu sebeple sabunun önemli kısmı çökmüş olur. Yumuşak sularda sabun daha fazla temizler.


DETERJAN
Uzun C atomu zincirinden oluşan bir alkil yada arilin SÜLFAT yada SÜLFÜNAT tuzudur.


sodyumdodesil sülfat
Deterjanın temizleme prensibi sabunla aynıdır. C sayısı 10-14 arasında olan alkollerin sülfatlarının sodyum tuzudur.
C12H25-OH + H2 SO4 → C12H25-O-SO3H + H2O (Lauril alkolün, sülfirik asitle tepkimeye girer)
C12H25-OSO3H + NaOH → C12H25-OSO3Na + H2O (Laurilsülfat, NaOH la tepkimeye girerer)
C12H25-OSO3Na → C12H25-OSO3- + N a+ (Sodyum lauri (dodesil)l sülfat suda çözündüğünde Na+ iyonunu salar)
C12H25-OSO3- anyonunun OSO3- tarafı su tarafından C12H25- ucu, kir tarafından çekilir.

NOT: Deterjanlar, sert suda çökelek oluşturmazlar. Sert sularda daha iyi temizlerler.

NOT: Deterjanlara köpük düzenleyici katkı maddeleri ilave edilir.

NOT: Deterjan ve sabunun sıcak suda daha iyi temizlerler.

NOT: Deterjanların yapısında benzen halkası taşıyan türleri vardı. Benzen halkası formülde gösterilmiştir. Bu tür deterjanlara; alkil benzen sülfonat deterjanları denir.


BUNLARI BİLİYORMUYUZ?

SABUNLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ DETERJANLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ
1. Bitkisel ya da hayvansal yağlardan elde edilirler.
2.Doğal olduklarından,insan vücuduna etkileri yoktur.
3. Yapıları doğal yollarla kolaylıkla parçalanırlar.
4. Su kirliliğine sebep olmazlar.
5. Çevreye zararları yoktur.
6. Zamanla temizleme gücünü kaybederler
7. Sert sularda bulunan metal iyonlarıyla çökelek oluştururlar.
8. Kıyafetlere zararları vardır.
9.Sıcak sularda daha etkili temizlerler
10.Binlerce yıldır kullanılmaktadır. 1. Petrol türevlerinden sentetik olarak elde edilirler.
2. İnsan vücüduna tesir ederler.
3. Kolay kolay bozunmazlar.
4.Su kirliliğine sebep olurlar .
5. Çevre kirliliğine sebep olurlar.
6. Değişik amaçlar için özel formülleri vardır.
7.Sert sulardaki iyonlardan çok az etkilenirler.
8.Soğuk suda bile iyi temizlerler.
9. Kıyafetleri fazla yıpratmazlar.
10. son 50-60 yıldır yaygın olarak kullanılmaktadır.



ÇAMAŞIR SODASI: Na2CO3
Çamaşır sodası Sodyum Karbonat olarak bildiğimiz, bazik bir tuzdur.
Sodyum Karbonatı suya attığımızda: Na2CO3 +H2O → NaOH +Na HCO3 şeklinde çözünürler.
Yukarıda oluşan Sodyum Hidroksit: Yağ + NaOH → Sabun +Gliserin

NOT: Çamaşır sodası görüldüğü gibi yağlar için önemli bir temizleyicidir.

ÇAMAŞIR SULARI:
Çamaşırlarımızı, saçımızı, dişlerimizi, derimizi ve yiyeceklerimizi beyazlatırız.
Bir maddeyi beyazlatmak veya ağartmak, onun rengini çıkarmak veya açmaktır.
Çamaşır suyu, oksidizasyon yoluyla bu etkileri yapan bir kimyasal maddedir.
Bilinen beyazlatıcılar (ağartıcılar), hidrojen peroksit (H2O2), “sodyum hipoklorit (NaOCl)” , sodyum perborat mono hidrat(NaBO3.H2O), sodyum perborat tetrahidrat (NaBO3.4H2O) , sodyum perkarbonat (2Na2CO3.3H2O2) gibi bileşiklerdir. “Beyazlatıcı toz” kalsiyum hipoklorittir (Ca[OCl]2). Beyazlatma (ağartma), tekstil sanayiinde boyama işleminin ilk adımıdır.

Klorlu Çamaşır Suyu: Sodyum Hipoklorit in % 5 lik çözeltisidir.
1. Beyazlatıcı ve parlatıcı özelliğine sahiptir.
2. Mikrop öldürücü özelliğine sahiptir.
3. Ucuz dur.
4. Renkli çamaşırlarda kullanılmaz.

Oksijenli Çamaşır Suyu: Bunların en önemlileri sodyum perborat (NaBO3 3H2O) ve sodyum perkarbonat (2Na2CO3.3H2O2) tır.
Bu çamaşır sularının klorlu çamaşır sularına göre bir çok üstün yönleri vardır.
1. Daha pahalıdır.
2. Pamuklu ve keten kumaştan üretilmiş kumaşlarda kullanılır.
3. Her renk kumaşta kullanıla bilir.
4. Kumaşları fazla yıpratmazlar.
ÇAMAŞIR SODA ve ÇAMAŞIR SUYU
ÇAMAŞIR ÇAMAŞIR SODASI ÇAMAŞIR SUYU
1. Çamaşır sodası Na2CO3 olarak bilinen bazik bir tuzdur.
2. Çamaşır sodası suya atıldığında, NaOH bazını oluşturur.
3. Oluşan NaOH yağ ile tepkimeye girerek, sabun ve gliserin oluşturur.
4. Çevreye zarar vermez.
5. Sadece yağ ile tepkimeye girerek yağın yapısını değiştirir.
1. Beyazlatıcı maddeler dir.
2. Çamaşır suları oksidasyon yoluyla maddeyle tepkimeye ghirer.
3. Klorlu çamaşır suları, hipo kilirit asitin %5 lik çözeltisidir. Ucuzdur. Renkli çamaşırlarda kullanılmazlar.
4. Oksijenli çamaşır suları, pahalıdır. Çamaşırları fazla yıpratmazlar ve her renk çamaşırda kullanılır.

Yapı Maddeleri

Yardımcı Yıkama Maddeleri

Bu maddeler kirlerin çıkarılmasından daha fazlasını içeren, temizlikten beklenen diğer özelliklerin ortaya çıkmasını sağlar. Deterjandaki oranları çok düşüktür. Farklı deterjan türlerine göre. ilave maddeler farklı kombinasyonlarda olabilir.
Belirli durumlarda kullanılan yardımcı yıkama maddeleri şunlardır:

Yağ Çözücüler

Yağ bazlı kirlerin düşük sıcaklıklarda da çözülmesini kolaylaştıran yağ çözücüler non-iyonik aktif maddeler içerirken, yünlü-ipekli gibi hassas çamaşırları olumsuz etkileyen alkaliler içermez. Suda çabuk çözünür ve etkisini çabuk gösterir.

Alkali Maddeler

Çok ağır kirli ya da yağlı çamaşırların yıkanmasında alkafiteyi arttırmak amacıyla "yıkama alkali maddeleri" kullanılır.

Kireç Çözücüler

Grileşmiş ya da kireçlenmeden dolayı sertleşmiş çamaşırlar için özel asidik maddelerdir. Bu asitler metali, kireci bozmadan birikmiş kireci çözer.

Apre Maddeleri

Yıkanan çamaşırların kullanımlarında bazı istendik özellikleri göstermeleri için apre maddeleri kullanılır. Bunlar yumuşatıcı ve koladır.

Nötralize Edici Maddeler

Yıkama sırasında kullanılan deterjan ve ağartıcılar alkali içermektedir. Çamaşırlarda herhangi bir alkali kalıntısı liflere zarar vererek kumaşın sararmasına, renginin solmasına, cildi rahatsız etmesine ve kumaşta kokuya neden olmaktadır.

Bunu önlemek için alkalilerin asidik maddelerle nötralize edilmesi gerekmektedir. Notralizasyon işlemi yaygın olarak sodyum bisüifüt, asetik asit, formik asiti oksalit asit gibi maddeler kullanılmaktadır.

Bunların dozajları pH 6.S olacak şekilde hesaplanmalıdır. Ancak, düşük pH, optik beyazlatıcının etkisini azaltarak, beyazlığa zarar verdiğinden, fazla dozajdan kaçınılması tavsiye edilmektedir. Notralizasyon, yumuşatma işleminden sonra yapılır.

Kompleks Yapıcılar

Deterjan formülasyonlarında çok yaygın olarak kullanılan bir başka madde ise, komleks yapıcılardır. Komleks yapıcıların en önemli olanı Sodyum Tri polifosfattır.

Bu maddelerin en önemli görevleri, sudaki sertlik iyonlarını yapılarına bağlayıp, suda çözünen komleks iyonlar halinde ortamdan uzaklaştırmak ve zararlı etkileri önlemektir.

Eğer, yıkama ortamında yeterli derecede bulunmazlarsa, bağlanamayıp serbest kalan sertlik iyonları daha önce izah edildiği şekilde aktif madde ve su ile birleşerek yüzeyler üzerine çöker ve sertleşmelere, grileşmelere neden olur. Ayrıca alet ve makinelerde kireçlenmeye de neden olurlar.

Komleks yapıcılar, yıkama sırasında aktif maddelerle birleşerek deterjanın gücünü artırırlar, kiri ve yağı emülse ederler, kireçleri sökerler ve temizleme ortamı için gerekli olan alkaliteyi sağlarlar

"deterjanların imalatı, Kimya ödevi, sabun nasıl üretilir?, Temizlik malzemelerinin imalatı" anlatıldı...