A zöldebb fehérítőszer

A foltok eltávolítása a ruházatból nagyon nehéz feladat lehet. A folt eltüntetése nem a molekulák eltávolításáról szól, mint a mosószerek. A foltos molekulák kémiailag megváltoznak, így már nem ugyanúgy verik vissza a fényt, mint korábban. Ezt a folyamatot színtelenítésnek vagy fehérítésnek nevezik. A természetes foltok, valamint egyes fűből előállított színezékek kromofórnak nevezett kémiai vegyületekből származnak. A kromofórák meghatározott hullámhosszakon képesek elnyelni a fényt, és ezért színeket okoznak.1

A háztartási fehérítőszer, a nátrium-hipoklorit (NaClO) az oxidációs redukciónak vagy redoxireakciónak nevezett kémiai folyamat révén hat a foltra. Az oxidációt általában elektronvesztésként, a redukciót pedig választéknyerésként definiálják. A két folyamat, az oxidáció és a redukció együttesen játszódik le; így az egyik vegyület redukálódik egy másik oxidációja során. A klóros fehérítőszerek oxidálószerek; amikor a klór vízzel reagál, sósav és atomos oxigén keletkezik. Az oxigén könnyen reagál a kromofórokkal, hogy elektronokat távolítson el a molekulából, kémiailag megváltoztatva a molekula szerkezetét, és a színt okozó fizikai tulajdonságok megváltoznak.1

A klóros fehérítők hatékonyan és olcsón működnek. Néha azonban a klóros fehérítőkkel végzett oxidáció klóratomok hozzáadásával jár a színes foltmolekulákhoz, nem pedig csak az elektronok eltávolításával. A klór hozzáadása a hulladékáramhoz veszélyes melléktermékek, például dioxinok képződéséhez vezethet. A dioxinok több száz hasonló szerkezetű vegyületből álló csoport, amelyek képesek bioakkumulációra. A dioxinok fő forrásai a hulladékégetésből és az erdőtüzekből származnak, de klórt használó ipari folyamatok, például a textil- és papírgyártás során is kerülhetnek dioxinok a környezetbe. A nagy mennyiségű dioxinnak való kitettség klorakne néven ismert állapotot okozhat. A klorakne egy súlyos bőrbetegség, amely az arcon és a felsőtesten megjelenő elváltozásokat okoz. A dioxinnak való nagyfokú kitettséget a rák veszélyének növekedésével is összefüggésbe hozták. A környezetben való megmaradásra való hajlamuk arra késztette az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségét, hogy az iparral együttműködve megtalálják a felhasználásuk korlátozásának módjait.2

A klór nagy mennyiségben halálos a környezetre. Más alternatívák vagy klórmentes fehérítőszerek állnak rendelkezésre. A nem klóros fehérítők hidrogén-peroxidot vagy szilárd anyagokat, például perborátot vagy perkarbonátot tartalmaznak, amelyek vízzel reagálva hidrogén-peroxidot szabadítanak fel. A hidrogén-peroxid oxigéngázra és vízre bomlik, amit az 1.1. egyenlet

\

A bomlás során a H2O2 szabad gyököket szabadít fel, olyan nagy reakcióképességű köztes vegyületeket, amelyek más molekulákat oxidálnak azáltal, hogy elektronokat vonnak el tőlük. Ha ezek a más molekulák színes foltok vagy pigmentek, az oxidációjuk során bekövetkező kémiai változások megváltoztathatják fizikai tulajdonságaikat, így színtelenekké válhatnak.1

A hidrogén-peroxid zöldebb és környezetbarátabb alternatívája a klóros fehérítő reagenseknek. A klóros fehérítőszerek hidrogén-peroxiddal való helyettesítése azonban két problémával jár. A peroxid oxidációs folyamata megkülönböztetés nélküli lehet; bármely molekula reagálhat a szabad gyökökkel. A másik probléma a hidrogén-peroxid használatával kapcsolatban az, hogy a klóros fehérítéssel elért eredmények eléréséhez magasabb hőmérsékletre és nyomásra van szükség, hosszabb reakcióidővel. A gyártás során ez magasabb energia-, berendezés- és munkaerőköltségekhez vezet.1

Ezek a problémák vezették a Carnegie Mellon Egyetem kutatóit arra, hogy a hidrogén-peroxidos fehérítési reakcióban katalizátorként funkcionáló tetraamido makrociklikus ligandumoknak (TAML) nevezett molekulákat fejlesszenek ki. Hozzáadásuk lehetővé teszi, hogy a reakció sokkal alacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson menjen végbe, és nagyobb reakciószelektivitást érjünk el.3 A TAML-aktivált H2O2 ideális példája a zöld kémia működésének. Természetes biokémiai anyagokból készül, csökkenti az energiaköltségeket és a klórszennyezést.

From ChemPRIME: 11.17: Gyakori oxidálószerek

.