ميثانول

الميثانول أوالكحول الميثيلي مركب هيدروكربوني يتألف من الكربون والهيدروجين والأكسجين الذي ينتمي إلى صنف الكحولات صيغته CH₃OH.

يدعى أيضا "كحول الخشب" لإمكانية تحضيره من التقطير الإتلافي للخشب (أوحرق الخشب وتقطيره بعزله عن الهواء)،بحيث يعدّ من أحد العناصر المكونة للكثير من المركبات الكيميائية والمنتجات ذات الاستعمال اليومي، ويمكن استخدامه لأغراض كثيرة بما في ذلك الصناعة.

نظرة تاريخية

استخدم الميثانول في عملية التحنيط التي كانوا يمارسونها قدماء المصريون بحيث تم عزل الميثانول النقي لأول مرة سنة 1661 من قبل روبرت بويل الذي اعطاه اسم روح الخشب.

تفاعلات الكيميائية للميثانول

الميثانول يتفاعل مع الموادالكيميائية الأخرى من بينها:

تفاعل الأكسدةينتج عن أكسدة الكحول الميثيلي مادة الميثانال(فورمالدهيد)حيث يعد مكونا مهما في صناعة اللدائن،مانع تآكل المعادن، صناعة المواد الصيدلانية...الخ، حسب المعادلة التالية:

2CH3OH + O2 → 2H2CO + 2H2O

تفاعل الميثانول مع أول أكسيد الكربونمفاعلة الكحول الميثيلي مع أول أكسيد الكربون ينتج حمض الخليك ،الذي يستخدم في إنتاج الأسبرين، مواد المساعدة في صناعة الورق،صناعة خلات السليولوز التي تستخدم في صناعة الألياف...الخ، حسب المعادلة التالية:

تفاعل الميثانول مع كلوريد الهيدروجينينتج عن هذا التفاعل مادة كلوريد المثيل،التي تستخدم في صناعة السيلكون ،إضافة إلى صناعة مطاط البيوتيل...الخ، حسب المعادلة التالية:

CH3OH + HCl → CH3Cl +H2O

تفاعل الميثانول مع الأمونياينتج من مفاعلة الأمونيا مع الكحول المثيلي مادة أمينات الميثانول.وتستخدم في إنتاج مبيدات الحشرات، وفي دباغة الجلود...الخ، حسب المعادلة التالية:

تفاعل الميثانول مع الايزوبيوتيلينتنتج عنه مثيل ثلاثي بيوتيل الايثر،يستخدم كمذيب، وفي الصناعات البتروكيماوية...الخ، حسب المعادلة التالية:

تفاعل الميثانول مع الزايلين المؤكسدينتج عن هذا التفاعل مادة ثنائي مثيل ترفثاليت،تستخدم لإنتاج ألياف البولي استر،صناعات علب الأغذية والمشروبات...الخ.

صناعة الميثانول

هناك طريقتين لإنتاجه:

طريقة مخبرية يتم تحضير الميثانول في المخبر انطلاقا من تفاعل كلور المثيل مع هيدروكسيد الصوديوم حسب المعادلة التالية :

CH3Cl + NaOH → CH3OH + NaCl

طريقة صناعية يصنع الميثانول من غاز التشييد منذ عام 1923 بالطريقة نفسها التي ينتج بها اليوم وتتم عملية تصنيعه وفق المراحل التالية :

مخطط إنتاج الميثانول من الغاز الطبيعي

1-فترة تنقية الغاز الطبيعي من مركبات الكبريت والكلور׃وهي فترة desulphurization ويتم التخلص من المركبات الكبريتية الموجودة مع الميثان عن طريق استخدام الكربون المنشط.

2-فترة التشكيل الكيميائي للغاز الطبيعي׃وتتم عن طريق تسخين الميثان ومزجه مع ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء ويمرر الخليط فوق عامل مساعد مثل النيكل، يؤدي وجود المركبات الكبريتية إلى تسمم العامل المساعد وبالتالي يقلل أويعدم فعاليته، يجري التفاعل عند درجة حرارة بحدود 800˚م فيتحول الميثان إلى أول اوكسيد الكربون والهيدروجين(غاز التشييد)كما هومشروح في المعادلة التالية ׃

غاز التشييدهوخليط غازي أول أكسيد الكربون والهيدروجين وينتج بواسطة تفاعل الغاز الطبيعي مع بخار الماء عن طريق عمليتين׃

أ-عملية التعديل ببخار الماء: هذه العملية حفزية، يستعمل حافزات تحتوي على أكسيد النيكل، تتم حسب المعادلة التالية:

ب-عملية الأكسدة الجزيئية :تعد هذه العملية أحدث من التعديل ببخار الماء، إلا حتى الأخيرة أوسع انتشارا حتى الآن، وقد زاد انتشار الاكسدة الجزئية بعد حتى أصبح الأكسيد رخيص الإنتاج حالياً، حيب المخطط التالي:

4-فترة إنتاج الميثانول الخام بمفاعل إنتاج الميثانول.

5-فترة التقطير وتنقية الميثانول الخام والوصول به إلى المنتج النهائي حسب المواصفات العالمية.

ويحتوى مخرج التفاعل علىخمسة - 20 % ميثانول فقط، إذ حتى عملية التحويل تتم في اتجاه واحد ببطء، وبعد التبريد وخفض الضغوط يزال الميثانول السائل وتنقيته بالتقطير، باقي غاز التشييد غير المتفاعل يتم تدويره إلى المفاعل مرة أخرى، كما هومشروح حسب التصميم التالي׃

النقــــل والتوزيع

في جميع خطوة من وسائل النقل والتوزيع، الميثانول ينبغي تخزينه للتعامل معه بأمان لتقليل المخاطر التي يتعرض لها الإنسان والبيئة والحفاظ على وسائط النقل(بري أوبحري) لمعظم الميثانول الأكثر شيوعا في العالم.

استعمالات الميثانول

يستخدم في عدة مجالات عديدة منها : أ-يستخدم كمادة خام في الكثير من الصناعات الكيميائية مثل صناعة فورمالدهيدوحامض الخليك.

ب-صناعة المستحضرات الطبية.

ج-صناعة اللدائن (البلاستيك).

د-تطبيقات في خلايا الوقود،التي تعتمد على تفكيك الميثانول لتوليد الطاقة.

ه-مذيب جيد لبعض المواد العضوية.

و-يستخدم في رش الاسطح الخارجية للطائرات لازالة الجليد عنها حيث يذوب الميثانول في الجليد (الماء) فتنخفض درجة تجمد المحلول (انصهار الجليد).

ن-وقود عالي النقاوة لبعض الالات، السيارات، في المنازل.

تأثير الميثانول على جسم الإنسان

الميثانول بذاته غير سام ويرجع التأثير السام لنواتج الأيض حيث يتأيض الميثانول إلي مادة شديدة السمية الفورمالدهيد حيث يعدّ 33 مرة أكثر سمية من الميثانول ويتحول الفورمالدهيد بسرعة إلى حمض النمليك خلال ثلاثة دقائق، الميثانول سريع الامتصاص من الجهاز الهضمي حيث يصل إلى أعلى معدل له في الدم بعد نصف ساعة أوساعة، يعتمد علي وجود أوعدم وجود الطعام في المعدة ويحدث التسمم عادة في فترة تتراوح منستة ساعات إلى ثلاثة أيام وخلال هذه الفترة لا يشتكي الشخص من أي أعراض سمية.

ويرجع الأثر السام للميثانول إلى تحوله في جسم الإنسان إلى فورمالدهيد وحمض فورميك بواسطة إنزيم نازع هيدروجين الكحول بالكبد يُعد تراكم النواتج الاستقلالية السامة للميثانول مسؤولة عن ظهور أعراض وعلامات التسمم به.وأهم هذه النواتج الفورمالدهيد الذي له تأثير إتلافي على الكثير من خلايا الجسم وبخاصة شبكية العين والعصيات البصرية بالإضافة إلى حدوث الحماض بسبب تكون حمض الفورميك. وعلى ذلك فأعراض التسمم بالميثانول تبدأ في الظهور بعد فترة تتراوح بين 12 و14 ساعة من تعاطيه على شكل صداع ودوار وغثيان وقيء وآلام شديدة بالبطن والظهر تعزى إلى التهاب البنكرياس، وتظهر أعراض تثبيط الجهاز العصبي المركزي والفشل التنفسي. ومن العلامات الثابتة للتسمم بالميثانول الاضطراب البصري.

تأثيره على البيئة

يعدّ الميثانول من ملوثات البيئة، فهويتحلل بسهولة في الماء والتربة، بتراكيزعالية مما يؤدي إلى تلوث المياه العذبة والمالحة مما يؤثر على الحياة المائية خاصة في المناطق المجاورة للتفريغ. وعادة ما يتبخر الميثانول عند هجره معرضا للجو، ويتفاعل مع الهواء مكونا الفورمالدهيد والذي يساهم بدوره في تلويث الهواء. كما أنه يمكن حتى يتفاعل مع عدد من الكيماويات التي يحتويها الهواء الجوي أويمتص في مياه الأمطار. والميثانول يسهل التخلص منه في التربة والمياه وذلك بواسطة الكائنات التي تتغذى عليه.

ما زالت عملية تصنيع الميثانول مكلفة، وتجرى البحوث حاليا لاكتشاف حفاز يسمح بتحويل الميثان مباشرة إلى ميثانول دون حتى يرتد التفاعل. وما زال الأمل معقودا لتحقيق تقدم في هذا المجال.