هر محلولی دست‌کم متشکل از دو بخش حلال و حل‌شونده است، حال به ماده‌ای که بیش‌ترین بخش از محلول را تشکیل می‌دهد و جزئی از حل‌شونده را در خودش حل کند، حلال گویند. لذا حلال‌های شیمیایی به موادی می‌گویند که مواد و سایر املاح را در خود حل می‌کنند و به حاصل این انحلال، محلول گفته می‌شود.
حلال‌ها می‌توانند گاز، جامد و یا مایعی فوق بحرانی باشند که در بیش‌تر مواقع، به شکل مایع هستند. میزان انحلال املاح در حلال‌ها به عوامل و فاکتورهای گوناگونی وابسته است که مهم‌ترین عامل دماست، لذا رابطه‌ی مستقیمی بین انحلال یک ماده با دما وجود دارد.
کاربرد حلال‌های شیمیایی
حلال‌های شیمیایی کاربردهای فراوانی دارند، مانند:
- حلال‌های آلی در تمیزکردن خشک مثل تتراکلراتیلن
- رقیق‌کننده رنگ مثلتورپتین و تولوئن
- حلال لاک ناخن و حلال‌های چسب مثلاستون و اتیل‌استات و متیل‌استات
- در محلول‌های پاک‌کننده مثل هگزان
- در موادشوینده مثل مرکبات ترپن‌ها
- در عطرها مثل اتانول
متداول‌ترین حلالی که حل‌کننده بسیاری از مولکول‌های قطبی و کوالانسی است و کاربرد وسیعی دارد، آب است که به محلول‌های آن‌ها محلول آبی می‌گویند. حلال‌ها دارای کاربردهای فراوانی در صنایع شیمیایی و دارویی، نفت و گاز و فرآیندهای تصفیه و ترکیبات شیمیایی هستند.
گروه‌بندی حلال‌های شیمیایی
قطبی و غیر قطبی
بطورکلی حلال‌ها به دو دسته‌ی قطبی و غیرقطبی طبقه‌بندی می‌شوند (البته بجزمواردی خاص مثل محلول‌های فلزی که در دمای اتاق به شکل مایع هستند و محلول‌های جیوه که به اصطلاح به آن‌ها آمالگام می‌گویند) .
آب بعنوان حلالی قطبی با ثابت دی‌الکتریک 88 (در صفر درجه سانتیگراد ) نشان داده می‌شود. برطبق این گروه‌بندی، حلال‌هایی که ثابت دی‌الکتریک‌شان زیر 15 باشد، غیرقطبی محسوب می‌شوند. بطور کلی ثابت دی‌الکتریک حلالی، توانایی حلال در کاهش بار داخلی موثر مواد حل‌شونده را نشان خواهد داد.
از ثابت دی‌الکتریک بعنوان معیاری جهت پیش‌بینی توانایی یک حلال در حل‌کردن املاح یونی در خودش، می‌توان استفاده نمود.
قطبش‌پذیری و قطبیت و پیوند هیدروژنی یک حلال، از عواملی هستند که مشخص می‌کنند که هر حلالی قابلیت انحلال چه نوع مواد و املاحی را در خودش دارند. این عوامل نشان‌دهنده‌ی این امر است که حلال‌های قطبی می‌توانند ترکیبات قطبی را بخوبی حل کنند و حلال‌های غیرقطبی ترکیباتی غیرقطبی را، و برطبق قاعده‌ای کلی می‌توان گفت که “همانند، همانند را در خودش حل می‌کند”.
ترکیبات قطبی مثل قندها (بطورمثال ساکاروز) و ترکیبات یونی (مثل نمک خوراکی)، در حلال‌هایی قطبی مانند آب بخوبی حل می‌شوند، در صورتیکه ترکیباتی غیرقطبی مثل موم و یا روغن تنها در حلال‌هایی ناقطبی حل می‌شوند.
حلال‌هایی آپروتیک و پروتیک
حلال‌هایی با ثابت دی‌الکتریک بالای 15، که حلال‌هایی قطبی شمرده می‌شوند به دو دسته‌ی حلال‌های پروتیک و آپروتیک گروه‌بندی شده‌اند.
- حلال پروتیک:
به حلال‌های شیمیایی که دارای توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی می‌باشند، حلال‌های پروتیک می‌گویند.
- حلال‌های شیمیایی آپروتیک:
به حلال‌هایی که قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی نیستند، حلال‌های آپروتیک گفته می‌شود.
حلال‌های آلی و معدنی:
گروه‌بندی دیگری که درمورد حلال‌ها انجام می‌شود، حلال‌ها را به دو گروه کربن‌دار و غیرکربنی یا آلی و معدنی تقسیم کرده است.
حلال‌های آلی
به حلال‌هایی که در ساختارشان کربن و اسکلت‌های کربنی دارند، حلال‌های آلی می‌گویند که خود به چندین دسته طبقه‌بندی می‌شوند: هیدروکربن‌های هالوژنه، هیدروکربن‌های آلیفاتیک، هیدروکربن‌های حلقوی، هیدروکربن‌های آروماتیک، هیدروکربن‌های معطر و حلال‌های اکسیژنی.
- هیدروکربن‌های هالوژنه: به هیدروکربن‌هایی که در ساختارشان، اتم‌های نافلز گروه هالوژن‌ها (فلوئور، کلر برم و ید) دارند، هیدروکربن‌های هالوژنه می‌گویند، مثل کلروفروم (3CHcl) که در گذشته جهت بیهوش کردن و در صنایع یخچال‌سازی دارای کاربردهای فراوانی بوده است.
- هیدروکربن‌های آلیفاتیک: به هیدروکربن‌هایی که دارای ساده‌ترین ساختارهای تشکیل شده از اسکلت‌های کربنی بدون حلقه‌های آروماتیک و بنزنی می باشند، آلیفاتیک گفته می‌شود، مثل آلکان‌ها، آلکن‌ها، آلکین‌ها.
- هیدروکربن های حلقوی: در ساختارشان، حلقه‌های کربنی دارند ولی برخلاف آروماتیک‌ها، این ترکیبات سیر شده می‌باشند و ساختار رزونانسی و یا الکترون نامستقر ندارند، مثل سیکلوهگزان (C6H) که بصورت مایعی بی‌رنگ و روغنی‌شکل است و دارای کاربردهای زیادی در رزین‌های طبیعی و سنتزی و واکس‌ها و… می‌باشد.
- هیدروکربن‌های آروماتیک: به هیدروکربن‌هایی که در ساختارشان حلقه بنزن و یا دیگر حلقه‌های پایدار که دارای الکترون‌های نامستقر و حالت‌های رزونانسی هستند، دارند، هیدروکربن‌های آروماتیک گفته می‌شود. مثل بنزن (C6H) که کاربردهای زیادی در صنایع تایر و ساخت رنگ، چسب و رزین و… دارد.
- حلال‌های اکسیژنی: هیدروکربن‌هایی که در ساختار کربنی‌شان، اتم اکسیژن دارند مثل اترها، الکل‌ها، آلدهیدها، کتون‌ها، استرها و غیره، حلال‌های اکسیژنی می‌گویند. مثل اتانول (C2H5OH) که مایعی قابل اشتعال و بی‌رنگ است و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع ضدیخ‌سازی، عطر و ادکلن و غیره دارد.
حلال‌های معدنی
به حلال‌های شیمیایی که در ساختارشان اسکلت‌های کربنی ندارند، حلال‌های معدنی می‌گویند. آب فراوان‌ترین و معروف‌ترین حلال معدنی است و به آن حلال جهانی نیز گفته می‌شود. آمونیاک، گوگردتری‌اکسید، سولفوریل‌کلرید، فسفریل‌کلرید، دی‌نیتروژن‌تترااکسید، هیدروفلوئوریک‌اسید، سولفوریک‌اسید، برم‌پنتافلوئورید، نمونه‌هایی از حلال‌های معدنی هستند.
نتیجه‌گیری
حلال (Solvent) به ماده‌ای گفته می‌شود که قابلیت حل یک ماده‌ی دیگر را در خودش دارد. بطور معمول بین حل‌شونده و حل‌کننده واکنشی انجام نشده و ماده‌ی جدیدی تولید نمی‌شود. بعنوان مثال زمانیکه آب در ماده‌ای قطبی حل می‌شود، بخاطر نیرویی که از سمت حلال به مولکول‌های آب وارد می‌شود، موجب جداشدن مولکول‌های آب و قرارگیری آن‌ها در بین مولکول‌های حلال می‌شود.
