لقراءة المقال

التّنظيف أمر علميّ

كيف يعمل الصّابون؟ لماذا لا ينبغي خلط المبيّض مع مواد تنظيف أخرى؟ ما هو أساس عمليّة إزالة الجير؟ وكيف يمكن تنظيف المعدّات الفضّية باستخدام رقائق الألومنيوم؟

السّؤال "كيف يتمّ التنظيف؟" حيَّرَ الكثير منّا في أغلب الأحيان، لكن ليس من السّهل على الإطلاق تحديد معنى الأوساخ والنّظافة. يعرّف قاموس ابن شوشان بأنّ الأوساخ هي "التّلوّث والقذارة والتّسبّب بالشّوائب" بينما يعرّف النّظافة "بالطّهارة وانعدام القذارة"؛ هكذا يعرّف الواحد الآخر.

إذاً، فما هو التّلوّث؟

التّلوّث هو وجود عنصر غير مرغوب فيه داخل أو على جسم مادّة ما أو في البيئة الطبيعيّة. من الممكن أن يكون الملوّث سامًا أو ذا تأثيرات أخرى على البيئة (على سبيل المثال، بقايا تغليف المواد الغذائيّة ليست سامّة ولكن حتمًا من غير المحبّذ أكلها) أو ملوّثات بيولوجيّة كالبكتيريا، الفيروسات والفطريّات الّتي يمكنها التّسبّب بالأمراض لدى الإنسان والحيوان.

وهكذا، فإنّ التّنظيف هي عمليّة إزالة الملوّثات. يمكن القيام بهذه العملية بطريقتين: إزالة المادة الملوّثة فيزيائيًّا عن طريق تطبيق القوّة لفصل الملوِّث عن الجسم الملوَّث، على سبيل المثال عن طريق الفرك أو المسح. أو بالإزالة الكيميائيّة أي إذابة الملوّث في مادّة كيميائيّة وغسله، أو بتحييد الملوّثات البيولوجيّة كيميائيًّا بواسطة العقاقير. لكي نتمكّن من تنظيف الأوساخ على نحوٍ مثاليّ  نحتاج إلى معرفتها وتحديد خصائصها من أجل إيجاد الطريقة المثلى لتنظيفها.

الصَّابون:

فعَّال ضدّ: الأوساخ الدّهنيّة والبكتيريا.

سرّ فعاليّته: الاستقطاب الكهربائيّ والتّركيب الكيميائيّ "المحبّ للماء" من جهة و"الكاره للماء" من جهة أخرى.

بالموسّع: الموادّ الّتي تمتزج جيّدًا في الماء تسمى المواد الهيدروفيليّه (من اللاتينيه: محبّة للماء). من جانب آخر، الزّيوت والدّهون هيدروفوبيه ممّا يعني أنّها تبتعد عن الماء. مثلًا، إذا حاولت صنع صلصة الخلّ من الخلّ وزيت الزّيتون، فمن المؤكّد أنّك قد لاحظت أنّ الاثنين لا يختلطان معًا.

ولنفس السّبب، ليس هناك فائدة في محاولة شطف الأوساخ الدّهنيّة من على يديك أو من على أدوات المطبخ بواسطة الماء فقط أو الاستحمام فقط بالماء دون استخدام الصابون. ببساطة لأنّ الماء سيتدفّق فوق الدّهون ولن يشطفها معه. وهنا بالتّحديد تأتي وظيفة الصّابون.

الصّابون مكوّن من مادّة قابلة للذّوبان في الماء ومادّة غير قابلة للذّوبان في الماء. ترتبط أطراف جزيئات الصّابون غير القابلة للذّوبان في الماء بالدّهون الموجودة في الأوساخ، بينما ترتبط الأطراف القابلة للذّوبان في الماء بجزيئات الماء الّتي نقوم بالغسل بها لإزالة الأوساخ. يذيب الصّابون الدّهون في الماء عن طريق "تحطيم" كتل الدّهون إلى قطرات صغيرة كالكرات في جزئها الخارجيّ تتواجد جزيئات الصّابون وبداخلها قطرات الدهون، أي أنّ غلافها الخارجيّ قابل للذّوبان بالماء وبالتّالي تغسل بالماء بفعاليّة.

لذلك، عندما نريد تنظيف الأوساخ الدّهنيّة من سطح ما، فإنّ الصّابون سيكون الحلّ الأنسب. ولنفس السّبب فإنّه فعّال في التّخلّص من الملوّثات البيولوجيّة مثل البكتيريا. لأنّ لجميع الكائنات الحيّة غشاء خلويّ دهنيّ، والصّابون يذيبها ويدمّرها، أو بكلمات أخرى يسمح لنا بغسل الملوّثات من الأسطح ومن على جلدنا. هذا يساعدنا بالحفاظ على نظافة الصّحة وتقليل إمكانيّة انتقال الأمراض دون الحاجة إلى مواد تنظيف إضافيّة مختصّة مثل "الصّابون المضادّ للبكتيريا".

مزيج من مادّة قابلة للذوبان ومادّة غير قابلة للذّوبان يتيح لجزيئات الصّابون أن تلتصق بالأوساخ وأن تغسله بالماء | تصوير: Shutterstock
مزيج من مادّة قابلة للذوبان ومادّة غير قابلة للذّوبان يتيح لجزيئات الصّابون أن تلتصق بالأوساخ وأن تغسله بالماء | تصوير: Shutterstock

الخلّ

فعّال ضدّ: الجير ومطهّر عام.

سرّ فعاليّته: الحموضة.

بالموسّع: يعدّ السّائل الرّخيص ذو الرّائحة المألوفة -والّذي يكلّف بضعة شواقل لليتر الواحد- مناسبًا ليس فقط لتخليل الخضراوات، بل أيضًا كمنظّف شائع لمجموعة متنوّعة من الاستخدامات: غسيل الأرضيّات، تنظيف النّوافذ والمرايا، إزالة بقع الماء من على الدّش، تلميع الصّنابير والأدوات الصّحيّة في دورة المياه وإزالة الجير من الأجهزة الكهربائيّة خاصة من سخّان الماء الكهربائيّ.

الخلّ هو محلول حمض الخليك (CH3COOH) في الماء، أكثر الأحماض شيوعًا في خزانة المنظّفات لدينا، كذلك ملح الليمون (حمض الستريك) باعتبارهنّ منظّفات لحوض الاستحمام والمرحاض ومنتجات متخصّصة في إزالة الجير.

المياه البيتيّة (مياه الحنفيّة) ليست ماءًا مقطرة، بل هي محلول يحتوي على العديد من المعادن، أحدها كربونات الكالسيوم (CaCO3)، مصدره من عمليّة ذوبان صخور الحجر الجيريّ أو الكلسيّ. عندما يتبخّر الماء، على سبيل المثال، بعد تسخين سخّان الماء الكهربائيّ تتبلور كربونات الكالسيوم وتتحوّل إلى جير كترسّبات غير قابلة للذّوبان في الماء، وتميل إلى التّكدّس في الأنابيب وسخّان الماء الكهربائيّ، وكذلك الأجهزة الكهربائيّة كغسّالة الصّحون وغسّالة الملابس وعلى أسطح الدّشّ والمطبخ.

عندما نضيف الخلّ إلى الماء، يقضي حمض الخليك (الخلّ) على الجير ويسمح إذابتها في الماء. هذه هي الطّريقة الّتي يمكننا بها تنظيف الرّواسب الّتي قد تلحق الضّرر بالأجهزة، وأن تكون بمثابة ركيزة للملوّثات مثل العفن. حمض الأسيتيك يقتل البكتيريا أيضًا، ولأنه غير سامّ في الجرعات المنزليّة القليلة فإنّ استخدامه آمن ويُوصى به لتنظيف رواسب الجير. سلبيّات الخلّ هي رائحته القويّة، لكنّها تتبخّر بسرعة إذا قمتم بتهوية الغرفة. يستخدمه البعض أيضًا كمنظّف للغسيل وحتّى كشامبو.

الخلّ | تصوير: Shutterstock
رخيص ومتعدّد الاستخدامات في المطبخ، منظّف فعّال ويزيل الجير بفضل درجة حموضته . الخلّ | تصوير: Shutterstock

بيكربونات الصّوديوم

فعّال ضدّ: الدّهون، بقايا الطّعام الصّعبة والرّوائح الكريهة.

سرّ فعاليّته: القاعديّة.

بالموسّع: بيكربونات الصّودا عبارة عن ملح يسمّى بيكربونات الصّوديوم (NaHCO3)، والّذي يبدو كمسحوق ناعم، عند إذابته في الماء يتصرّف كمركّب قلويّ (المادة الكيميائيّة المعاكسة للأحماض).

عمليّة الإزالة (التّنظيف) تحدث في خطوتين: أوّلًا، يذوب بيكربونات الصّودا في الماء ليتحلّل الملح إلى عنصرين الصّوديوم والبيكربونات. ثمّ يتفاعل البيكربونات مع الماء فتنتج من بين المواد النّاتجة مادّة تسمّى هيدروكسيد، وعند إضافة القليل من الماء ومسح البقعة الّتي نشأت على السّطح الوسخ تبدأ هذه المادّة في غضون ساعات قليلة بالتّفاعل مع بقايا المكوّنات الحمضيّة في الأوساخ وبالتّالي إزالتها.

في البيئة القلويّة الّتي تنشأ تحدث عمليّة تسمّى التّصبُّن، حيث تتحوّل الأحماض الدّهنيّة لصابون الّذي يغتسل بسهولة بالماء. يسمح هذا التّفاعل بإنتاج الصّابون بشكل طبيعيّ داخل طبقة الأوساخ المتواجدة في الأماكن الّتي يصعب فيها وصول الصابون من مصدر خارجيّ، ولذلك فهو يعتبر منظّفًا جيّدًا.

كذلك يستخدم بيكربونات الصّودا كمزيل للرّائحة بسبب فعاليّته في التّخلّص من الرّوائح الكريهة. تتكوّن الرّوائح الكريهة عادةً نتيجة انبعاث مواد من العمليّات الكيميائيّة الّتي تحدث في البكتيريا الموجودة في الطّعام أو على الجلد كالعرق. أغلب هذه الرّوائح تكون من الأحماض أو القلويّات، ولأنّ بيكربونات الصّودا قادرة على التّفاعل مع كليهما، فيمكنها أن تحيد مجموعة واسعة من المواد (الأوساخ).

تجدر الإشارة أيضًا إلى أنّ خلط بيكربونات الصّودا مع الخلّ أو أي حمض آخر، يؤدّي إلى عمليّة متناقضة وإطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون. هذا التّفاعل يشبه عمليّة التّخمّر (تفاعلات الأكسده والاختزال) الّتي تبدأ بمجرد خلط مادّتين ويستخدمها عادةً التّلاميذ لمشاريع العلوم لتشكيل البركان. ومع ذلك، ينتج عن خلطها تحييد متبادل، ينتهي بمحلول معظمه ماء والقليل من الملح فتصبح فعاليّته منخفضة كمنظّف. لذلك عندما تأتي لاختيار منظّف، عليك اختيار واحد من الاثنين بناءً على الأوساخ الّتي تتعامل معها، سينتجون معًا رغوة جيّدة لكنّها غير قادرة على التّنظيف فعلًا.

خلال مشروع مانهاتن في الأربعينيّات من القرن الماضي (تطوير القنبلة الذّرّيّة) كانت إحدى المشكلات هي أنّ اليورانيوم كان يلتصق بملابس العلماء، والحلّ الفعّال هو غسل الملابس باستخدام بيكربونات الصودا مذابة في الماء (22 غرامًا لكل لتر)، وهذا استخدام آخر مفيد.

بيكربونات الصودا | تصوير: Shutterstock
جيّد لإزالة الرّوائح الكريهة والأوساخ العنيدة، لكن من غير المحبذ شربها. بيكربونات الصودا | تصوير: Shutterstock

سائل التّبييض (المبيّض)

فعّال ضدّ: البكتيريا (الجراثيم)، العفن والفطريّات. مادّة تبييض فعّالة.

سرّ فعاليّته: تفاعل أكسده واختزال.

بالموسّع: المبيّض هو أحد المكونات الأكثر شيوعًا في خزائن التّنظيف لدينا. كما أنّه يُستخدم على نطاق واسع كعنصر مبيّض، أي يؤدّي إلى التّسبّب بفقدان الصّبغة لخصائصها، وأيضًا كمطهّر قويّ يقضي بشكل فعّال على البكتيريا والعفن والفطريّات.

كيميائيًّا، المبيّض هو محلول كلوريد الصّوديوم (NaOCl) في الماء. عند إذابته في الماء تنتج مادّة حمضيّة ضعيفة (حمض الهيبوكلوريت). هذا الحمض هو العنصر الفعّال في المبيّض، وهو مركّب غير مستقرّ.

يميل حمض الهيبوكلوريت إلى التّفاعل مع الكثير من المواد المتواجدة في البيئة. يمكنه التّفاعل مع العديد من البروتينات وبالتّالي إلى إتلاف فعاليّتها، كما أنّه قادر على أكسدة وتدمير الأحماض النّوويّة الضّروريّة لتشكيل الحمض النّوويّ الرّيبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النّووي الريبوزي (RNA) وإن تواجد في بيئةٍ قلويّةٍ يقضي على الدّهنيّات الّتي تُشكّل غشاء الخليّة. لذلك، يعتبر مطهّرًا قويًّا للغاية القادر على قتل البكتيريا بسرعةٍ كبيرةٍ بتركيزٍ منخفضٍ نسبيًّا. كلّ هذا جعل من استخداماته واسعة النّطاق في المنازل، الرّعاية الصّحّيّة والصّناعة. قدراته في التّفاعل جعلت منه مبيّضًا قويًّا فهو يتفاعل مع الأصباغ الّتي بدورها تفقد قدرتها على امتصاص موجات مختلفة الأطوال.

ومع ذلك، من المهمّ اتّخاذ الاحتياطات اللّازمة عند استخدام مواد التّبييض، لأنّ خلطها بمواد أخرى كثيرة موجودة في المنزل يمكنه أن يكون خطيرًا. إضافة حمض ما إلى مادّة التّبييض (مثل الخلّ أو الجير أو منظّفات المرحاض) يؤدّي إلى إطلاق غاز الكلور السّامّ الّذي يسبّب تهيّج الجلد والعينين والجهاز التّنفسيّ وحتّى الموت.عند ملامستها للجلد تتفاعل مع الدّهون والبروتينات الموجودة في جلدنا (يصبح الجلد أملسًا بسبب تدمير الخلايا). كما أنّ اختلاطها مع المستحضرات الّتي تحتوي على الأمونيا يمكنه أن يؤدّي إلى إطلاق غازات سامّة أخرى، أمّا الاختلاط مع الماء الأُكسجينيّ (بيروكسيد الهيدروجين) يؤدّي إلى تفاعل قويّ ينطلق منه غاز الأكسجين القابل للاشتعال.

تنجم العديد من الحوادث المنزليّة من الاستخدام غير السّليم لمواد التّبييض، لذلك من المهمّ للغاية عدم خلطه مع أيّ منظف آخر، استخدام جرعات منخفضة وتخفيف تركيزه بالماء. عند استخدامها بحكمة ستتمكّن من الاستمتاع بقدراتها في التّطهير مع الحفاظ على صحّتك.

تضاف أحيانًا إلى مواد التّنظيف مادة تُدعى ليمونين (Limonene). هذه المادّة تأتي من قشر ثمار الحمضيّات الّتي تمنحها الرّائحة المألوفة الّتي تهدف في الأصل إلى تعطير مواد التّنظيف. ومن المثير للاهتمام، أنّ لدى مادّة اللّيمونين قدرة على التّنظيف في حدّ ذاتها، فهي قادرة على إذابة الأوساخ الدّهنيّة، ولهذا فهي تُستخدم في تنظيف ماكنات الشّحوم والمواد اللّاصقة والطّلاء. إضافةً الى ذلك تأثيرها السّمي منخفض نسبيًا وهي قادرة على التحلل، كما أنه من السهل نسبيًا استخلاصها من قشر الحمضيات وذو رائحة طيبة.

سائل التّبييض | تصوير: Shutterstock
حمض قوي وخطير، لكنّه فعّال جدًّا عند استخدامه بحذر وبشكلٍ صحيح. سائل التّبييض | تصوير: Shutterstock

رقائق الألومنيوم

فعّال ضدّ: تسويد المعادن.

سرّ فعاليّته: إزالة الطّبقة التاّلفة أو عكس التّفاعل الكيميائيّ.

بالموسّع: أحد أكثر الأوساخ صعوبة هو الّذي يحدث عندما تفقد المجوهرات والأواني الفضّيّة لمعانها فتتشكّل على سطحها الخارجيّ طبقة سوداء باهتة. هذا اللّون الأسود ناتج عن تفاعل كيميائيّ. في هذا التفاعل يقوم كبريتيد الهيدروجين الموجود في الهواء، والّذي ينبعث من العمليّات الصّناعيّة ومن عمليّات تحلّل النّباتات والحيوانات، بأكسدة الفضّة وتشكيل طبقة رقيقة سوداء لمادّة كبريتيد الفضّة (Ag2S).

الطّبقة السّوداء لمادّة كبريتيد الفضة غير قابلة للذّوبان في الماء، لكن يمكن إزالتها عن طريق التّلميع أي فرك الأداة وإزالة الطّبقة مع فقدان جزء من مادة الفضة، أو عن طريق عملية كيميائيّة لعكس عمليّة الأكسدة وبالتّالي إعادة الفضّيّات لحالتها الأصليّة.

تعمل مواد التّلميع غالبًا بالطّريقة الأولى، حيث تعمل المادّة على تسهيل عمليّة الفرك لإزالة الطّبقة السوداء دون خدش الأداة. توجد طريقة بيتيّة شائعة وبسيطة تُمكّن من عكس عمليّة الأكسدة باستخدام الملح أو بيكربونات الصّودا ورقائق الألومنيوم. في هذه الطّريقة يجب وضع رقائق الألومنيوم داخل وعاء ثمّ صبّ الماء المغليّ المذاب به بيكربونات الصّودا أو الملح، ثمّ وضع الفضّيّات السّوداء داخل الوعاء ملامسًا لرقائق الألومنيوم. يمكن مشاهدة عمليّة حدوث هذا التّفاعل الكيميائيّ في الفيديو التّالي ليتمّ الحصول في نهاية الأمر على أداة لامعة من جديد. كلّ ما تبقّى فعله هو تجفيفه لإعادة استخدامه.

عنوان الفيديو: تنظيف الفضّة بواسطة بيكربونات الصودا ورقائق الألومنيوم (والماء السّاخن أيضًا)

عند تلامس رقائق الألومنيوم بالفضّة تنتقل الإلكترونات من الألومنيوم إلى الفضّة فيعود إلى حالته الأصليّة. ثمّ يتفاعل ملح الكبريت مع الماء لإنتاج غاز كبريتيد الهيدروجين (الّذي له رائحة البيض الفاسد). تتمّ هذه العمليّة في بيئة مائيّة وتحدث بشكل أسرع في درجات حرارة مرتفعة. يجب أن يكون هناك اتّصال بين الألومنيوم والفضّيّات بسبب عمليّة انتقال التّيارات الكهربائيّة فيما بينهما أثناء التّفاعل. تستخدم هذه التّفاعلات الإلكتروكيميائية أيضًا في إنتاج البطَّاريَّات الكهربائيَّة.

ما هو دور الملح أو بيكروبونات الصّودا؟ لن يحدث تفاعل في ماءٍ نظيف، والسّبب هو الطّبقة الرّقيقة الّتي تتكوّن على الفضّة الّتي تسمّى هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3 تمنع التّفاعل ولكن بوجود الملح أو بيكربونات الصّودا؛ الأمر الّذي يمكّن من إذابة هيدروكسيد الألومنيوم وكشف الألومنيوم المعدنيّ كي يكون جاهزًا للأكسدة. كما أنّ الملح أو بيكربونات الصّودا المذاب يزيد مقدار الشّحنات الكهربائيّة الموجودة في المحلول، وبالتّالي يزيد من سرعة التّفاعل الإلكتروكيميائيّ.

يمكنك أيضًا محاولة إبطاء تسويد الفضّيّات. عمليّة التّسويد تُسرّع في البيئة الحمضيّة، لذلك يجب التّأكّد من نوعيّة المواد أو الأقمشة الّتي تتلامس مع الفضّيّات. من المستحسن تخزينها في الخزانات أو في مكان مغلق لمنع دخول الهواء، لكن هناك خزانات خشبيّة أو أنواع معيّنة من القماش والبلاستيك الّتي يمكنها أن تطلق مواد تسبّب تسويد الفضّة. هناك منتجات تتفاعل مع كبريتيد الهيدروجين الّذي في الهواء، بالتّالي تمنعه من التّفاعل مع الفضّيّات الموجودة في الخزانة. وفي النّهاية حاوِل ألّا تلمس الفضّيّات بيديك بعد تلميعها، لأنّ الأيدي نفسها يمكنها أن تخلق بيئة حمضيّة والتّسبّب بالتّسويد.