شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آن‌ها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
ضد یخ نوعی ماده افزودنی است که به کمک آن می‌توان نقطه انجماد مایعات پایه آبی را کاهش داد. در محیط‌های سرد، از مخلوط ضد یخ بمنظور کاهش نقطه انجماد مایعات استفاده می‌کنند. ضد یخ معمول که در فروشگاه‌ها یافت می‌شود، علاوه بر کاهش نقطه انجماد، نقطه جوش مایعات را نیز افزایش می‌دهد. در نتیجه، اگر از این مایعات به عنوان خنک‌کننده استفاده شود، می‌توانند دمای بالاتری را جهت خنک‌کنندگی تحمل کنند.
از آن‌جایی‌که آب، خواص مناسبی به عنوان خنک‌کننده دارد، از مخلوط آب و ضدیخ در موتورهای درونسوز بهره می‌گیرند. از جمله وظایف ضدیخ، جلوگیری از ترک خوردن محفظه‌ها و لوله‌های حاوی آب، به هنگام انجماد و منبسط شدن آن است.
پایه و اساس ضد یخ
در گذشته، آب، اصلی‌ترین سیال خنک‌کننده در موتورهای درونسوز به شمار می‌آمد. آب، مایعی ارزان، غیرسمی و با ظرفیت گرمایی بالا است. البته، تغییرات این مایع، تنها در بازه‌ای محدود به ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد رخ می‌دهد که به هنگام انجماد، منبسط می‌شود. مشکل انبساط آب در دمای پایین، با توسعه سیالات خنک‌کننده برطرف شد. لازم به ذکر است که نقطه ذوب و جوش، از جمله «خواص کولیگاتیو» (Colligative Properties) در محلول‌ها به شمار می‌آیند که به غلظت مواد حل‌شونده بستگی دارند. به همین دلیل، نمک‌ها، نقطه ذوب محلول‌های آبی را کاهش می‌دهند.
از نمک‌ها به طور معمول در فرآیندهای «یخ‌زدائی» (De-icing) بهره می‌گیرند اما به دلیل ایجاد خوردگی در فلزات، نمی‌توان از نمک‌های محلول به عنوان ضد یخ استفاده کرد. ترکیبات آلی با جرم مولکولی کم، نقطه ذوب پایین‌تری از آب دارند و می‌توان از آن‌ها به عنوان ضد یخ استفاده کرد. محلول‌های آلی به ویژه الکل‌ها، جایگزین مناسبی به شمار می‌آیند که از آن‌جمله می‌توان به اتانول، متانول و اتیلن گلایکول اشاره کرد. مواد ذکر شده، پایه تمامی ضدیخ‌های تجاری از دهه 1920 تا به امروز محسوب می‌شوند.
فرآیند یخ‌زدائی از هواپیما
ترکیبات اصلی در ضد یخ
در ادامه قصد داریم تا با ترکیبات اصلی که در ضد یخ وجود دارند آشنا شویم. این ترکیبات، به طور عمده شامل اتیلن گلایکول و پروپیلن گلایکول هستند.
بعد از درک اینکه ضد یخ چیست باید بتوانیم نوع مناسب آن را برای استفاده انتخاب کنیم. برای کسب این مهارت، پیشنهاد می‌کنیم فیلم آموزشی رایگان زیر را مشاهده کنید. در فیلم زیر انواع مختلف ضد یخ را معرفی کرده‌ایم. در ضمن تفاوت‌های آن‌ها را نیز بیان کردیم. در بخش انتهایی فیلم هم روش درست تست ضد یخ را آموزش دادیم.
اتیلن گلایکول
بیشتر ضدیخ‌ها از مخلوط کردن آب مقطر با مواد افزودنی همچون «مونو اتیلن گلایکول» (Mono Ethylene Glycol) تهیه می‌شوند. از سال ۱۹۲۶، استفاده از این ماده به عنوان یک ضد یخ دائمی در دنیا رواج داشته است چراکه نقطه جوش بالای اتیلن گلایکول، امکان استفاده از آن را در تابستان و دمای بالاتر نیز فراهم می‌کند. امروزه نیز این ماده علاوه بر خودروها، در بسیاری از موارد دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته مواد جایگزین دیگری همچون پروپیلن گلایکول نیز در دسترس هستند که خاصیت سمی کمتری نسبت به اتیلن گلایکول دارند.
زمانی که در یک سیستم، از اتیلن گلایکول استفاده شود، این ماده در اثر واکنش‌های ردوکس، به پنج نوع اسید، اکسید خواهد شد که عبارتند از:
مواد افزودنی وجود دارند که با بافر کردن pH و حفظ خاصیت قلیایی، از اکسیداسیون اتیلن گلایکول و تشکیل اسید، جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، برای جلوگیری از خوردگی فلزات، موادی همچون نیتریت‌ها، سیلیکات‌ها، «بورات‌ها» (Borates) و «آزول‌ها» (Azoles) را به ضد یخ اضافه می‌کنند. اتیلن‌گلایکول، ماده‌ای سمی و تلخ‌مزه است. در صورت خوردن اتیلن‌گلایکول، این ماده توسط کبد به ۴ ماده شیمیایی سمی دیگر تبدیل خواهد شد.
مدل گلایکول
پروپیلن گلایکول
این ماده، خاصیت سمی بسیار کمتری نسبت به اتیلن گلایکول دارد و به عنوان ضد یخ غیر سمی شناخته می‌شود. پروپیلن گلایکول زمانی کاربرد دارد که بکارگیری اتیلن گلایکول میسر نباشد. از جمله این موارد می‌توان به کاربرد در صنایع غذایی و لوله‌های آب غیر شرب در منازل اشاره کرد. به طور مثال، سازمان غذا و دارو آمریکا (FDA)، اضافه کردن پروپلیلن گلایکول را در بسیاری از مواد غذایی فرآوری‌شده همچون بستنی، سس‌های سالاد و خمیر نانوایی مجاز دانسته است.
زمانی که رنگ پروپیلن گلایکول، به قرمز تغییر کند، باید آن‌را تعویض کرد. در حقیقت، زمانی که محلول پروپیلن گلایکول در یک سیستم خنک‌کننده یا گرمایشی، به رنگ قرمز می‌رسد، نشانگر خوردگی شدید آهن است. در نبود عوامل ضدخوردگی، پروپیلن گلایکول با اکسیژن و یون‌های فلزی واکنش می‌دهد و ترکیبات مختلفی شامل اسیدهای آلی تشکیل می‌دهد که خوردگی را تشدید می‌کنند.
سایر ضد یخ‌ها
پروپیلن گلایکول متیل اتر با فرمولC4H10O2 را در موتورهای دیزل به عنوان ضد یخ بکار می‌گیرند که فراریت بالاتری نسبت به دو ماده دیگر دارد. علاوه بر این، از گلیسرول نیز می‌توان به عنوان ضد یخ خودروها نام برد. این ماده خاصیت سمی کمتری دارد و می‌توان آن را در دماهای بالاتر نیز به کار برد. البته استفاده از این گلیسرول، کاربرد کمتری دارد.
کاربرد ضد یخ
بسیاری از موتور خودروها از آب برای خنک کردن گرمای تولیدی موتور بهره می‌گیرند. توجه داشته باشد که در موتور خودروها، از مخلوط آب و ضد یخ استفاده می‌شود و به همین دلیل بهتر است در این موارد از واژه سیال خنک‌کننده استفاده کنیم. وظیفه اصلی این ماده، کاهش حرارت موتور از طریق پدیده «همرفتی» (Convection) و انتقال حرارت جابجایی است. مواد ضدخوردگی نیز به ضدیخ‌ها اضافه می‌شوند چراکه در رادیاتور خودروها، آلیاژها و فلزاتی همچون آلومینیوم، چدن، مس، برنج و ... وجود دارند که باید در برابر خوردگی محافظت شوند.
لازم به ذکر است اگر سیال خنک‌کننده موتور، بیش از اندازه گرم شود، ممکن است در داخل موتور شروع به جوشیدن کند که در اثر جوشش، حباب‌هایی ایجاد می‌شوند که به موتور، صدمات جبران‌ناپذیری وارد می‌کنند. اگر از آب خالص به عنوان سیال خنک‌کننده استفاده شود، خوردگی گالوانیک ایجاد می‌کند. در نتیجه، بهره‌گیری از خنک‌کننده مناسب در یک سیستم تحت فشار، نقاط ضعف آب را بر طرف می‌کند. اگر به نسبت ۵۰/۵۰ از آب و اتیلن گلایکول استفاده شود، در سیستمی با فشار حدود 15psi، می‌توان به بازده دمایی از −37C∘ تا +129C∘، بدون جوشیدن یا انجماد آب دست پیدا کرد.
مواد افزودنی در ضد یخ
تمامی ضدیخ‌هایی که در خودروها بکار می‌روند، همگی به دلیل وجود موادی همچون روان‌کننده‌ها، بافرها و همچنین مواد ضد خوردگی، برای طبیعت مضر هستند. مواد افزودنی که به طور معمول در ضدیخ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، در زیر آورده شده‌اند:
سدیم سیلیکات
دی‌سدیم فسفات
سدیم مولیبدات
دناتونیوم بنزوات
دکسترین
رنگ سبز دی‌سدیم فلورسین را به طور معمول به اتیلن گلایکول اضافه می‌کنند تا بتوان نشتی این مایع را در خودروها به راحتی تشخیص داد. زمانی که به این رنگ، اشعه فرابنفشی از خورشید یا لامپ برسد، به رنگ سبز دیده می‌شود. ضدیخ در خودروها، بوی مشخصی دارد که ناشی از اضافه کردن ماده ضد خوردگی «تولی تری‌آزول» (Tolytriazole) است.
خطرات استفاده از ضد یخ
اتیلن گلایکولی که در بیشتر ضد یخ‌ها وجود دارد، ماده‌ای سمی برای انسان و سایر موجودات زنده به شمار می‌آید که حمل و استفاده از آن باید با احتیاط صورت بگیرد. خوردن این ماده، تهوع را به همراه دارد که ممکن است با سایر بیماری‌ها اشتباه گرفته شود. با تبدیل شدن گلایکولیک اسید در بدن به گلیوکسیلیک اسید و پس از آن به اگزالیک اسید، در نهایت، اگزالیک اسید تولیدی با کلسیم، بلورهای کلسیم اگزالات را تولید می‌کند که ممکن است در مغز، قلب، کلیه و شش‌ها رسوب و مشکلاتی به خصوص در کلیه‌ها ایجاد کنند.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
«سهیل بحرکاظمی» دانش‌آموخته کارشناسی ارشد رشته مهندسی نفت از دانشگاه علوم و تحقیقات تهران است. به عکاسی و شیمی آلی علاقه دارد و تا امروز تولید مطالب متنوعی از مجله فرادرس را در حوزه‌های شیمی، هنر و بازاریابی به عهده داشته است. او اکنون به عنوان مدیر مجله علمی-آموزشی فرادرس فعالیت می‌کند.
سلام مهندس
مهندس دارم شیشه شور تولید میکنم
اگر بخوام شیشه شورم یخ نزنه میتونم الکل صنعتی بهش اضافه کنم
در مجموع میتونید یه راهنمایی کنید بنده رو
هانیه
سلام ببخشید من دانش آموزم تو کتاب من نوشته ( ضد یخ نقطه انجماد محلول درون رادیاتور را پایین می آورد تا از یخ زدگی جلوگیری شود) این یعنی چی ؟نقطه انجماد پایین میاد چه اتفاقی میفته ؟
آکام
سلام ببخشید من دانش آموزم در کتابم نوشته شده
محلول حاصل از حل کردن ضد یخ در آب رادیاتور اتومبیل که در تابستان از جوش آمدن و در زمستان از یخ زدن آن جلوگیری کی کند چرا؟
می خواستم جوابشو بدونم
سهیل بحر کاظمی
با سلام؛
این جمله به این معنی است که محلول در دمای پایین‌تری منجمد می‌شود. برای آشنایی بیشتر پیشنهاد می‌کنیم مطلب «نقطه انجماد — به زبان ساده» را مطالعه کنید.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس
mojtaba derakhshan
سلام مهندس خواستم بدونم ضدیخ خودرو اگه روی بدنه خودرو پاشیده بشه مشکلی برای رنگ خودرو پیش میاد یا خیر ؟؟
صفدری
با سلام
من یک راهنمایی در مورد ضد یخ میخواستم
ممنون میشم اگر یک ایمیل به من بزنی
مهرداد
سلام جناب بحرکاظمی خسته نباشید عذرمیخوام من یه سوال داشتم خدمتتون
میخواستم محلول ضد یخ ماشین و بتن تولید کنم
اگه در زمینه فرمولاسیون و هزینه راه اندازی این کار راهنمای بفرمایید ممنون میشم ??
سهیل بحر کاظمی
با سلام؛
فرمول و مواد افزودنی در ضد یخ به طور کامل در داخل مطلب توضیح داده شده است. با این وجود، ترکیب مواد را می‌توان به کمک کروماتوگرافی نیز مشخص کرد که برای این منظور پیشنهاد می‌شود مطلب «کروماتوگرافی چیست؟ — به زبان ساده» را مطالعه کنید.
متاسفانه در رابطه با هزینه‌های تولید نیز این موضوع در تخصص من نیست و توانایی راهنمایی ندارم.
شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آن‌ها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
سلام مهندس
مهندس دارم شیشه شور تولید میکنم
اگر بخوام شیشه شورم یخ نزنه میتونم الکل صنعتی بهش اضافه کنم
در مجموع میتونید یه راهنمایی کنید بنده رو
سلام ببخشید من دانش آموزم تو کتاب من نوشته ( ضد یخ نقطه انجماد محلول درون رادیاتور را پایین می آورد تا از یخ زدگی جلوگیری شود) این یعنی چی ؟نقطه انجماد پایین میاد چه اتفاقی میفته ؟
سلام ببخشید من دانش آموزم در کتابم نوشته شده
محلول حاصل از حل کردن ضد یخ در آب رادیاتور اتومبیل که در تابستان از جوش آمدن و در زمستان از یخ زدن آن جلوگیری کی کند چرا؟
می خواستم جوابشو بدونم
این جمله به این معنی است که محلول در دمای پایین‌تری منجمد می‌شود. برای آشنایی بیشتر پیشنهاد می‌کنیم مطلب «نقطه انجماد — به زبان ساده» را مطالعه کنید.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس
سلام مهندس خواستم بدونم ضدیخ خودرو اگه روی بدنه خودرو پاشیده بشه مشکلی برای رنگ خودرو پیش میاد یا خیر ؟؟
با سلام
من یک راهنمایی در مورد ضد یخ میخواستم
ممنون میشم اگر یک ایمیل به من بزنی
سلام جناب بحرکاظمی خسته نباشید عذرمیخوام من یه سوال داشتم خدمتتون
میخواستم محلول ضد یخ ماشین و بتن تولید کنم
اگه در زمینه فرمولاسیون و هزینه راه اندازی این کار راهنمای بفرمایید ممنون میشم ??
با سلام؛
متاسفانه در رابطه با هزینه‌های تولید نیز این موضوع در تخصص من نیست و توانایی راهنمایی ندارم.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس