o ROZPOUŠTĚDLA CO JE ROZPOUŠTĚDLO? Kapalina schopná rozpouštět různé látky, aniž by je chemicky měnila. Vodné roztoky kyselin a zásad, které rozpouští na principu chemické změny, např. hydrolýzy, nelze považovat za rozpouštědla Je schopno rovnoměrně rozptýlit částice jiných látek za vzniku homogenní směsi — roztoku. Má jednotné chemické a fyzikální vlastnosti v celém objemu. Hlavním úkolem je převést filmotvornou složku do roztoku. Každý roztok je složen ze dvou složek: rozpouštědla a rozpuštěné látky Každá látka, která je schopná rozpouštět jinou látku • Voda • Organická rozpouštědla s vodou mísitelná • Organická rozpouštědla s vodou nemísitelná (nevodná) • Směsné rozpouštědlové systémy DĚLENÍ DLE CHARAKTERU PRAVÉ (AKTIVNÍ) Rozpouští přímo filmotvornou látku NEPRAVÉ (LATENTNÍ) Samo nerozpouští filmotvornou látku, je schopné ji rozpouštět ve směsi s pravými rozpouštědly ŘEDIDLO Upravuje zpracovatelské vlastnosti (viskozita) barev a laků. Rychlost odpařování musí být dostatečně pomalá, aby umožnila dobré zpracování Během schnutí se musí ihned odpařit DĚLENÍ DLE POLARITY POLARITA Posun elektrického náboje mezi jednotlivými atomy v molekule či chemické funkční skupině. Nositelem polarity jsou funkční skupiny. Fyzikální konstanty vypovídající o polaritě rozpouštědel jsou dipólový moment [la dielektrická konstanta £ Dipólový moment \l - Vektorová veličina charakterizující rozložení elektrického náboje (odráží nehomogenní rozložení elektronové hustoty) [1=0-1 /2 = dipólový moment v jednotkách Cm (Coulomb metr); ô = parciální náboj na kladně nabitém atomu v jednotkách C (Coulomb) / = vzdálenost středů vázaných atomů v metrech - Vyjadřuje polaritu molekul - polární molekuly mají těžiště kladného a záporného náboje vzájemně posunuté - U dvouatomových molekul je jeho velikost úměrná rozdílu elektronegativit prvků (polarita vazby) - U víceatomových molekul je dán vektorovým součtem polarity jednotlivých vazeb - je nezbytné znát geometrii molekuly (VSEPRM) - Polární molekuly se stálým dipólovým momentem tvoří permanentní dipól Dielektrická konstanta £ (dielektrická konstanta) Bezrozměrná látková konstanta, která vyjadřuje, kolikrát se elektrická síla zmenší v případě, že tělesa s elektrickým nábojem jsou místo ve vakuu umístěna v látkovém prostředí Závisí na teplotě prostředí, tvaru, orientaci a koncentraci molekul dané látky NEPOLÁRNÍ rozpouštědla - benzen C6H6, hexan C6H14, dichlormethan CH2CI2, tetrachlormethan CCI4, diethylether CH3CH2OCH2CH3, obecně veškeré uhlovodíky - Symetrická sloučenina (výsledný dipólový moment molekuly je nulový [i. = 0) - Nízká relativní permitivita £ - Nemísitelná s H20 - S rostoucím počtem CH2 skupin ve sloučenině se £ a tedy i polarita sloučeniny snižuje POLÁRNI rozpouštědla - voda, všechny anorganické kyseliny, nižší alkoholy (methanol, ethanol, ethylenglykol, propanol, glycerol, butanol, pentanol), nižší karboxylové kyseliny (octová, mravenčí) - Sloučenina není symetrická (výsledný dipólový moment molekuly je nenulový [i. 0) - Obecně platí, že 2 polární rozpouštědla se navzájem mísí (výjimky) • Protická - alkoholy, NH3, H2S04, - obsahují odštěpitelný proton (-OH nebo -NH2 skupiny) nebo v nich probíhají protolytické reakce • Aprotická - aceton, dioxan, DMSO, DMFA - neodštěpují protony, rozpouštědla bazická schopná vázat proton nebo inertní, která proton nemohou odštěpit ani vázat Obecné pravidlo: Podobné se rozpouští v podobném Molekula Zkratka Vzorec E voda H20 6,15 78 acetonitril MeCN CH3CN 3,20 38,0 ethylalkohol EtOH C2H5OH 1,69 24,3 butylacetát BuAc CH3COOC4H9 diethylether Et20 (C2H5)20 1,15 4,3 benzen Bz C6H6 0 2,29 toluen Tol C6H5CH3 0,36 2,38 n-hexan Hex C6H12 0 1,9 chloroform Chl CHCI3 0 4,7 chlorid uhličitý tetrachlor CCI4 0 2,2 dimethylsulfoxid DMSO (CH3)2SO 3,96 45,0 dimethylformamid DM FA (CH3)2NCOH 3,82 36,1 aceton Ac (CH3)2CO 2,84 20,9 dioxan C4H802 0,45 2,209 methylethylketon (CH3)(C2H5)CO 2,79 18,4 Dipólové momenty a relativní permitivita vybraných jednoduchých rozpouštědel NEJBĚŽNĚJŠÍ ROZPOUŠTĚDLA VODA Nejběžnější polární rozpouštědlo (vazba O-H) Dobře rozpouští iontové a polární sloučeniny - vytváří ve vodě hyd rotované ionty Silné interakce mezi molekulami Dobré hydratační vlastnosti https://www.youtube.com/watch?v=ICvBp73ZJ-A https://www.youtube.com / watch?v=3 jwAGWky98c NEJBĚŽNĚJŠÍ ROZPOUŠTĚDLA https://www.youtube.com / watch?v=8caCNy9svec https: / / study.com / academy/lesson / why-is-acetone-a -aood-solvent-properties-explanation.html NEJBĚŽNĚJŠÍ ROZPOUŠTĚDLA ACETON Propan-2-on CH3COCH Neomezeně mísitelný s vodou Směs par s 02 je výbušná Polární N-BUTANOL Butan-l-ol C4H9OH Omezeně mísitelný s H20 Polární Desinfekce DICHLORMETHAN CH2CI2 Dobře mísitelný s většinou organických rozpouštědel Nemísitelný s H20 Polární TOLUEN Methylbenzen C6H5CH3 Nemísitelný s H20 Nepolární XYLEN Směs izomerů dimethylbenzenu Nemísitelný s H20 Nepolární Náhrada toluenu VLASTNOSTI ROZPOUŠTĚDEL polarita rozpouštědla toxicita hořlavost teplota vznícení teplota varu těkavost (tenze par) relativní rychlost odpařování hustota viskozita mísitelnost s vodou Rozpouštědlo byl mělo být vůči konzervovanému nebo restaurovanému předmětu chemicky inertní. Pro určení rozpouštěcí schopnosti rozpouštědel lze využít praktického principu „podobné se rozpouští v podobném". Informace o toxicitě, hořlavých vlastnostech látek, mezích výbušnosti jejich par, hustotě, způsobech jejich zneškodňování apod. lze opět vyčíst z BL. dostupnost a cena TOXICITA (T+ T) rozpouštědel charakterizuje mezní přípustná koncentrace (MPK) v pracovní zóně provozních místností při krátkodobé expozici pracovníka a informace o ní je jedna z nejdůležitějších, kterou musí pracovník s rozpouštědlem znát. Schopnost vyvolání otravy osob (či zvířat), které látku požily, vdechly či vstřebaly kůží Projevy otravy - bolest hlavy, nevolnost, omámení, závrať, ztráta vědomí Kompletní informace o vlastnostech rozpouštědla lze získat nejlépe z bezpečnostního listu (BL). Vysoce toxickým rozpouštědlům je lépe se zcela vyhnout, Použití mnoha rozpouštědel je zcela zakázáno. T+ - látka vysoce toxická T - látka toxická Jedovatost rozpouštědel při vdechování 1. Málo jedovatá - lakový benzín (white spirit), terpentýn, ethanol, aceton, ethylenglykol, ethylacetát 2. Středně jedovatá - toluen, xylen, methanol, 3. Velmi jedovatá - benzen, sírouhlík, dioxan, pyridin Benzen - Těžké poškození krvetvorby Chlorované uhlovodíky - Poškozují centrální nervovou soustavu - Toxický účinek na játra - Např. CCI4, CHCI3 (karcinogenní) Formaldehyd - V plicích a trávicím ústrojí se velmi dobře vstřebává a metabolizuje Karcinogén 1. skupiny Práce v dobře odvětrávané místnosti či digestoři!! HOŘLAVOST • Většina organických rozpouštědel a ředidel je hořlavá, výjimka např. CCI4 nebo C2HCI3. • Obecně: Hořlavost je tím vyšší, čím nižší je bod varu. • Na hořlavost rozpouštědel se lze usoudit na základě teploty vzplanutí. • Je zapotřebí vědět, že hořlaviny dělíme do 4 tříd. I. Třída - bod vzplanutí do 21 °C (aceton, lehké benzíny, methanol, sírouhlík, diethylether, aj.) Teplota vzplanutí Nejnižší teplota, při které kapalina vyvíjí dostatek par, aby je bylo možno zapálit (teplota při které mohou páry na povrchu vzplanout v přítomnosti zápalného zdroje) Teplota varu Teplota, při které se právě vyrovná tlak par kapaliny s tlakem okolního plynu. Závisí na atmosférickém tlaku. II. Třída - bod vzplanutí od 21 °C do 55°C (lakový benzín, petrolej, styren) III. Třída - bod vzplanutí od 55°C do 100°C (motorová nafta, vysokovroucí petrolej) IV. Třída - bod vzplanutí od 100°C do 250°C (anilin, nitrobenzen) TĚKAVOST Schopnost látky vypařovat se. Při dané teplotě se látka s vyšší tenzí par vypařuje rychleji než látka s nižší tenzí par RELATIVNÍ RYCHLOST ODPAŘOVÁNÍ Doba odpařování rozpouštědla z povrchových vrstev Umožňuje vybrat optimální rozpouštědlo Srovnává se podle doby vypařování diethyletheru (nejtěkavější rozpouštědlo) VÝBUŠNOSŤ Směs par rozpouštědla (hořlavého plynu) tvoří se vzduchem (prostředím kde je dostatek 02) za vhodných podmínek směs schopnou hořet, deflágrovat či detonovat (výbušnou směs). Spodní mez výbušnosti - nejnižší koncentrace hořlavého plynu ve vzduchu Horní mez výbušnosti - nejvyšší koncentrace hořlavého plynu ve vzduchu Nejlepší koncentrace pro výbuch se nachází mezi spodní a horní mezí. Iniciace výbuchu - otevřený plamen, jiskra (vypínač, zvonek, elektromotor aj.) K ČEMU SE V KO-RE POUŽÍVAJÍ? •sejmutí znečištěných povrchových vrstev ze sbírkových předmětů - stírání nečistot - odstraňování starých laků - naměkčení původního laku a jeho setření • příprava laků pro nanesení na povrch konzervovaného předmětu - lakové vrstvy z polymerů - poly viny Ibutyral PVB, poly butylmethakry lát PBMA, polymethylmethakrylát PMMA, ethylmethakrylát-metylakrylát Paraloid B72, včelí vosk • součást lepidel • příprava roztoků určených k impregnaci pórovitých systémů - roztoky akrylových nebo organokřemičitých polymerů • obecné rozpouštění látek pro nejrůznější účely Z velkého počtu organických rozpouštědel pouze některá našla použití při konzervovania restaurování uměleckých cenností!! Odstraňovaná složka Rozpouštědlo tuky, oleje ethanol, /sopropanol, nasycené uhlovodíky, chlorované uhlovodíky fermeže směs ethanolu a terpentýnové silice, methycellosolve laky, přírodní pryskyřice, polymery aceton, methylethylketon, ethanol, toluen, xylen vosky terpentýnová silice, benzin, lakový benzin, chloroform voskokalafunové tmely směs ethanolu s acetonem, methylcellosolve parafin toluen, xylen stearin lakový benzin, benzin olejová barva dimethylacetamid, dimethylsulfoxid kasein-olejová tempera methycellosolve polyvinylacetátová tempera ethanol, aceton, ethylacetát Účinnost je zpravidla dána zkušenostmi a zkouškami konzervátorů PŘÍKLADY SMĚSNÝCH ROZPOUŠTĚDEL SMĚSNÁ ROZPOUŠTĚDLA • pro zvýšení rozpustnosti buď iontové sloučeniny nebo reagentu (samotná čistá rozpouštěla jsou někdy neúčinná) • převládá vliv jednoho nebo druhého rozpouštědla • ideální chování směsi se často setkáváme s aditivním účinkem vlastnosti • neideální chování směsi se projevuje v synergickém nebo antagonistickém působení • obsahují aktivní rozpouštědla, z nichž mnohá jsou toxická -práce s nimi vyžaduje speciální podmínky • jejich použití je dáno mnohdy empiricky • kromě směsí připravených na míru se používají již hotová mnohokomponentní směsová rozpouštědla a odstraňovače starých nátěrů. R646: odstranění vrstev s nitrocelulózovým základem, epoxidových a organokřemičitých směsí tvořících povrchové filmy toluen 50% n-butanol 15 % ethanol 10% butylacetát 10% ethylcellosolve 8 % aceton 7% R647: Odstranění vrstev s nitrocelulózovým základem toluen 41,3 % n-butanol 7,7 % butylacetát 29,8 % ethylacetát 21,2 % (DM FA) ROZTOKY POLYMERŮ Laky a lepidla - Polymery - vysokomolekulárni látky - „Dobrá" rozpouštědla - tvoří s polymerem v určeném rozsahu koncentrací homogenní systém (pravý roztok) - „Špatná" rozpouštědla - pravý roztok tvoří jen v úzkém rozsahu koncentrací, jinak tvoří dvoufázový systém - „Aktivní" rozpouštědla - vysoká rozpouštěcí schopnost mnoha polymerů - „Ředidla" - samo o sobě polymer nerozpouští, snižuje jeho viskozitu; účinnost ředidla je dána faktorem zředění - množství ředidla, které je možné přidat do roztoku, aniž by došlo ke srážení vysokomolekulárních látek BEZPEČNOST PRÁCE A UCHOVÁVÁNÍ ROZPOUŠTĚDEL Práce v rukavicích - zbytečně se nepotřísnit Nevdechovat - rouška, digestoř Nenechávat zbytečně otevřené Neskladovat zbytečně velká množství Dobře uzavřené, nerozbité nádoby Dobře větrané prostory a digestoře Nezahřívat v otevřených nádobách na otevřeném plameni, ale na vodních lázních, topných hnízdech apod.