تفاوت توتون گرمشده با توتون سوختنی از نظر شیمیایی
25 اردیبهشت 1405
زمان مطالعه
آیا واقعا توتون حرارتی در ایکاس (iQOS) و ایلوما (ILUMA) به نسبت توتون سوختنی در سیگار معمولی ضرر کمتری برای سلامتی دارد ؟ واقعیت یا تبلیغ؟!
احتراق در توتون سوختنی؛ محیطی با واکنشهای زنجیرهای پیچیده
در سیگارهای سنتی، با روشن شدن سیگار، نوک آن وارد محدوده دمایی بسیار بالا میشود. در لحظه مکش، دما میتواند به چند صد درجه سانتیگراد برسد. چنین دمایی برای مواد آلی مانند تنباکو به معنای فعال شدن مجموعهای از واکنشهای حرارتی و اکسیداسیونی است.
در این شرایط، تنباکو وارد فرآیند احتراق میشود؛ یعنی واکنش سریع با اکسیژن هوا که به تولید گازها و ترکیبات جدید منجر میشود. اما احتراق در سیگار یک احتراق کامل و یکنواخت نیست. به دلیل توزیع غیرهمگن دما و اکسیژن، بخشهایی از تنباکو دچار احتراق کامل میشوند و بخشهایی دیگر احتراق ناقص یا تجزیه حرارتی را تجربه میکنند.
در چنین محیطی چند اتفاق مهم رخ میدهد. نخست، تجزیه حرارتی یا پیرولیز فعال میشود. پیرولیز فرآیندی است که طی آن مولکولهای پیچیده آلی در اثر گرمای شدید شکسته میشوند. این شکستن پیوندهای شیمیایی منجر به تشکیل ترکیبات کوچکتر، رادیکالهای آزاد و ساختارهای آروماتیک میشود. بسیاری از این ترکیبات در دمای بالا ناپایدارند و وارد واکنشهای ثانویه میشوند.
همزمان با پیرولیز، اکسیداسیون نیز در حال رخ دادن است. حضور اکسیژن در دمای بالا باعث میشود ترکیبات حاصل از تجزیه حرارتی به سرعت اکسید شوند. این اکسیداسیون گسترده منجر به تولید طیف وسیعی از گازها و مواد واکنشپذیر میشود. در چنین شرایطی، محیط شیمیایی بسیار فعال است و هزاران واکنش همزمان اتفاق میافتد.
در نتیجه، آنچه بهعنوان دود سیگار شناخته میشود، مخلوطی پیچیده از گازها، ذرات جامد، قطران و ترکیبات آلی حاصل از واکنشهای چندمرحلهای است. این ترکیب نتیجه مستقیم یک فرآیند احتراقی با دمای بالا و واکنشپذیری شدید است.
گرمایش تنباکو؛ حذف احتراق و تغییر مسیر واکنشها
در سیستمهای توتون گرمشده، منطق عملکرد متفاوت است. در این دستگاهها تنباکو به دمایی میرسد که برای آزادسازی نیکوتین و ترکیبات فرار کافی است، اما به محدوده احتراق وارد نمیشود. یعنی گرما وجود دارد، اما شعله و سوختن کامل رخ نمیدهد.
در این محدوده دمایی، بسیاری از پیوندهای شیمیایی پیچیده که در احتراق شکسته میشوند، دستنخورده باقی میمانند. بهجای اینکه تنباکو وارد چرخه تجزیه گسترده و واکنشهای زنجیرهای شود، بخش عمدهای از ترکیبات فرار موجود در آن تبخیر یا آزاد میشوند.
این تفاوت ظاهراً ساده، از نظر شیمیایی بسیار مهم است. وقتی احتراق حذف میشود، رادیکالهای آزاد ناشی از سوختن گسترده تولید نمیشوند و واکنشهای اکسیداسیون شدید نیز فعال نمیشوند. بنابراین مسیر تولید ترکیبات ثانویه و محصولات پیچیده احتراقی تا حد زیادی محدود میشود.
آنچه در این سیستمها تولید میشود بیشتر یک آئروسل متشکل از بخارات میعانیافته و ترکیبات آزادشده از تنباکو است، نه دود حاصل از سوختن کامل ماده آلی.
نقش دما در تعیین ماهیت ترکیبات تولیدی
از دیدگاه شیمی، دما یکی از مهمترین عوامل تعیینکننده نوع واکنشهاست. در دماهای بسیار بالا، انرژی لازم برای شکستن پیوندهای قوی فراهم میشود و همین موضوع باعث میشود مولکولهای بزرگ و پایدار به قطعات کوچکتر تبدیل شوند. این قطعات کوچکتر معمولاً واکنشپذیرترند و وارد مسیرهای واکنش جدید میشوند.
در سیگار سوختنی، این شکستن گسترده پیوندها باعث شکلگیری ساختارهای آروماتیک پیچیده، ترکیبات چندحلقهای و محصولات اکسیداسیونی میشود. بسیاری از این ترکیبات در نتیجه شرایط شدید حرارتی و اکسیژنی ایجاد میشوند.
در مقابل، در توتون گرمشده، دما پایینتر است و بنابراین انرژی کافی برای شکستن گسترده پیوندهای پایدار وجود ندارد. در نتیجه، بسیاری از مولکولهای اصلی تنباکو بدون تغییر ساختاری اساسی آزاد میشوند یا با تغییرات محدودتری همراهاند. این موضوع ماهیت شیمیایی آئروسل تولیدی را از دود حاصل از احتراق متمایز میکند.
قطران؛ محصول مستقیم احتراق
قطران در سیگار سنتی نتیجه احتراق ناقص و واکنشهای چندمرحلهای در دمای بالاست. این ماده مجموعهای از ترکیبات نیمهجامد و چسبنده است که از میعان محصولات تجزیه حرارتی و اکسیداسیونی بهوجود میآید.
از آنجا که در سیستم گرمشده احتراق رخ نمیدهد، مسیرهای شیمیایی تشکیل قطران به شکل کلاسیک فعال نمیشوند. این تفاوت ریشه در نوع فرآیند حرارتی دارد، نه صرفاً در شکل ظاهری محصول نهایی.
نیکوتین؛ تفاوت در محیط آزادسازی، نه در ساختار
از نظر ساختار مولکولی، نیکوتین در هر دو سیستم یک ترکیب مشخص است. تفاوت در این است که در سیگار سوختنی، نیکوتین در کنار محصولات احتراق آزاد میشود و در محیطی با دمای بالا و واکنشهای فعال قرار دارد.
در سیستم گرمشده، نیکوتین بیشتر از طریق تبخیر کنترلشده آزاد میشود و در محیطی با واکنشهای محدودتر حضور دارد. بنابراین تفاوت شیمیایی در «ساختار نیکوتین» نیست، بلکه در «زمینه واکنشی و ترکیبات همراه» است.
جمعبندی تحلیلی
تفاوت توتون گرمشده با توتون سوختنی از نظر شیمیایی در ماهیت فرآیند حرارتی آنها نهفته است. سیگار سنتی یک سیستم احتراقی با دمای بالا، حضور گسترده اکسیژن و واکنشهای زنجیرهای پیچیده است که منجر به تولید طیف وسیعی از ترکیبات جدید میشود. در مقابل، سیستمهای گرمشده بر گرمایش کنترلشده متکیاند و بسیاری از مسیرهای شیمیایی شدید ناشی از احتراق در آنها فعال نمیشود.
به بیان سادهتر، در سیگار سوختنی، شیمی «تولید گسترده ترکیبات جدید از طریق شکستن و واکنش مجدد» غالب است، در حالی که در توتون گرمشده، شیمی «آزادسازی کنترلشده ترکیبات موجود» نقش اصلی را ایفا میکند.
برای خرید انواع سیگار الکتریکی، ایکاس و انواع پاد سیستم با دومانچی همراه باشید.
آخرین مطالب
پلهای ارتباطی
