Axit axetic (CH3COOH) ? Đọc dễ hiểu

Axit axetic là gì?

Axit axetic là một hợp chất hữu cơ có công thức CH₃COOH. Nó là một axit cacboxylic bao gồm một nhóm methyl được gắn vào một nhóm chức carboxyl. Tên IUPAC có hệ thống của axit axetic là axit ethanoic và công thức hóa học của nó cũng có thể được viết là C₂H₄O_2. Giấm là dung dịch axit axetic trong nước và chứa từ 5% đến 20% axit ethanoic theo thể tích. Mùi hăng và vị chua là đặc trưng của axit axetic có trong đó.

Một dung dịch axit axetic không pha loãng thường được gọi là axit axetic băng. Nó tạo thành các tinh thể xuất hiện như băng ở nhiệt độ dưới 16,6^OC. Nó có một loạt các ứng dụng như một dung môi cực, protic. Trong lĩnh vực hóa học phân tích, axit axetic băng được sử dụng rộng rãi để ước tính các chất có tính kiềm yếu.

Cấu trúc của Ch₃COOH

• Nó có thể được quan sát thấy ở trạng thái rắn của axit axetic rằng có một chuỗi các phân tử trong đó các phân tử riêng lẻ được kết nối với nhau thông qua liên kết hydro.
• Dimers của axit ethanoic trong pha hơi của nó có thể được tìm thấy ở nhiệt độ xấp xỉ 120^O
• Ngay cả trong pha lỏng của axit ethanoic, chất làm mờ của nó có thể được tìm thấy khi nó có mặt trong dung dịch pha loãng. Những chất làm mờ này bị ảnh hưởng xấu bởi các dung môi thúc đẩy liên kết hydro.
• Cấu trúc của axit axetic được đưa ra bởi CH₃(C=O) OH, hoặc CH₃Đồng₂H

Cấu trúc của axit axetic được minh họa dưới đây.

Về mặt cấu trúc, axit ethanoic là axit cacboxylic đơn giản thứ hai (đơn giản nhất là axit formic, HCOOH), và về cơ bản là một nhóm methyl có nhóm chức carboxyl gắn liền với nó.

Chuẩn bị

Axit axetic được sản xuất công nghiệp thông qua quá trình cacbonyl hóa methanol. Các phương trình hóa học cho ba bước liên quan đến quá trình này được cung cấp dưới đây.

• Ch₃OH (methanol) + HI (hydro iodide) → CH₃I (trung gian methyl iodide) + H₂O
• Ch₃I + CO (carbon monoxide) → CH₃COI (acetyl iodide)
• Ch₃COI + H₂O → CH₃COOH (axit axetic) + HI

Ở đây, một chất trung gian methyl iodide được tạo ra từ phản ứng giữa methanol và hydro iodide. Chất trung gian này sau đó được phản ứng với carbon monoxide và hợp chất kết quả được xử lý bằng nước để đủ khả năng cho sản phẩm axit axetic. Điều quan trọng cần lưu ý là một phức hợp carbonyl kim loại phải được sử dụng làm chất xúc tác cho bước 2 của quá trình này.

Các phương pháp khác để chuẩn bị axit axetic

Một số muối naphthalene của coban, crom và mangan có thể được sử dụng làm chất xúc tác kim loại trong quá trình oxy hóa acetaldehyde. Phương trình hóa học cho phản ứng này có thể được viết là:

O₂ + 2CH₃CHO → 2CH₃COOH

Ethylene (C)₂H₄) có thể bị oxy hóa thành axit axetic với sự trợ giúp của chất xúc tác paladi và axit dị hợp tử, như được mô tả bởi phản ứng hóa học sau đây.

O₂ + C₂H₄ → CH₃COOH

Một số vi khuẩn kỵ khí có khả năng chuyển đổi trực tiếp đường thành axit axetic.

C₆H₁₂O₆ → 2CH₃COOH

Có thể lưu ý rằng không có chất trung gian ethanol nào được hình thành trong quá trình lên men kỵ khí của đường bởi những vi khuẩn này.

Tính chất của axit axetic

Mặc dù axit ethanoic được coi là một axit yếu, ở dạng đậm đặc, nó sở hữu sức mạnh ăn mòn mạnh mẽ và thậm chí có thể tấn công da người nếu tiếp xúc với nó. Một số tính chất chung của axit axetic được liệt kê dưới đây.

• Axit ethanoic dường như là một chất lỏng không màu và có mùi hăng.
• Tại STP, các điểm nóng chảy và sôi của axit ethanoic lần lượt là 289K và 391K.
• Khối lượng mol của axit axetic là 60,052 g / mol và mật độ của nó ở dạng lỏng là 1,049 g.cm^-3.
• Nhóm chức carboxyl trong axit ethanoic có thể gây ion hóa hợp chất, được đưa ra bởi phản ứng: Ch₃COOH ⇌ CH₃gù^– + H⁺
• Việc giải phóng proton, được mô tả bởi phản ứng cân bằng ở trên, là nguyên nhân gốc rễ của chất lượng axit của axit axetic.
• Hằng số phân ly axit (pK_một) axit ethanoic trong dung dịch nước là 4,76.
• Baơ liên hợp của axit axetic là axetat, được đưa ra bởi CH₃gù^–.
• Độ pH của dung dịch axit ethanoic có nồng độ 1,0M là 2,4, ngụ ý rằng nó không phân tách hoàn toàn.
• Ở dạng lỏng, axit axetic là một dung môi cực, protic, với hằng số điện môi là 6,2.

Sự trao đổi chất của carbohydrate và chất béo ở nhiều động vật tập trung xung quanh sự liên kết của axit axetic với coenzyme A. Nói chung, hợp chất này được sản xuất thông qua phản ứng giữa methanol và carbon monoxide (cacbonyl hóa methanol).

Phản ứng hóa học trải qua bởi CH₃COOH

Các phản ứng hóa học được trải qua bởi axit axetic tương tự như các axit cacboxylic khác. Khi đun nóng đến nhiệt độ trên 440^OC, hợp chất này trải qua quá trình phân hủy để tạo ra metan và carbon dioxide hoặc nước và ethenone, như được mô tả bởi các phương trình hóa học sau đây.

Ch₃COOH + Co → nhiệt₂ + CH₄

Ch₃COOH + Nhiệt → H₂C=C=O + H₂O

Một số kim loại như magiê, kẽm và sắt trải qua sự ăn mòn khi tiếp xúc với axit axetic. Những phản ứng này dẫn đến sự hình thành muối axetat.

2CH₃COOH + Mg → Mg (CH)₃COO)₂ (magiê axetat) + H₂

Phản ứng giữa axit ethanoic và magiê dẫn đến sự hình thành magiê axetat và khí hydro, như được mô tả bởi phương trình hóa học được cung cấp ở trên.

Các phản ứng khác

Axit axetic phản ứng với kiềm và tạo thành muối axetat, như được mô tả dưới đây.

Ch₃COOH + KOH → CH₃ĐẦU BẾP + H₂O

Hợp chất này cũng tạo thành muối axetat bằng cách phản ứng với cacbonat (cùng với carbon dioxide và nước). Ví dụ về các phản ứng như vậy bao gồm:

2CH₃COOH + Na₂Đồng₃ (natri cacbonat) → 2CH₃COONa + CO₂ + H₂O

Ch₃COOH + NaHCO₃ (natri bicarbonate) → CH₃COONa + CO₂ + H₂O

Phản ứng giữa PCl₅ và axit ethanoic dẫn đến sự hình thành ethanoyl clorua.

Công dụng của axit axetic

Axit ethanoic là một hợp chất hữu cơ rất quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của con người. Một số công dụng quan trọng của axit axetic được liệt kê dưới đây.

• Axit axetic được sử dụng làm chất khử trùng do chất lượng kháng khuẩn của nó
• Việc sản xuất sợi rayon liên quan đến việc sử dụng axit ethanoic.
• Về mặt y tế, axit axetic đã được sử dụng để điều trị ung thư bằng cách tiêm trực tiếp vào khối u.
• Là thành phần chính của giấm, nó tìm thấy sử dụng trong ngâm nhiều loại rau.
• Việc sản xuất cao su liên quan đến việc sử dụng axit ethanoic. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất các loại nước hoa khác nhau.
• Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất VAM (vinyl acetate monome).
• Khi hai phân tử axit axetic trải qua phản ứng ngưng tụ với nhau, sản phẩm được hình thành là anhydride axetic.

Axit axetic như một dung môi

Ở trạng thái lỏng, CH₃COOH là một hydrophile (dễ dàng hòa tan trong nước) và cũng là một dung môi cực, protic. Một hỗn hợp axit axetic và nước, theo cách này, tương tự như hỗn hợp ethanol và nước. Axit axetic cũng tạo thành hỗn hợp miscible với hexane, chloroform và một số loại dầu. Tuy nhiên, nó không tạo thành hỗn hợp khó cưỡng với các ankan chuỗi dài (chẳng hạn như octan).

Các tính chất dung môi mong muốn của axit axetic, cùng với khả năng hình thành hỗn hợp không thể trộn với cả các hợp chất cực và không phân cực, làm cho nó trở thành một dung môi công nghiệp rất quan trọng. Nó được sử dụng rộng rãi trong chế phẩm công nghiệp của dimethyl terephthalate (DMT).

Câu hỏi thường gặp

Axit axetic được sử dụng để làm gì?

Ứng dụng phổ biến nhất của axit axetic là việc sử dụng nó trong giấm. Nó cũng cực kỳ hữu ích trong việc sản xuất monome vinyl acetate (thường được viết tắt là VAM). Monome này là một điều kiện tiên quyết quan trọng trong sản xuất sơn và chất kết dính.

Axit axetic có phải là axit mạnh không?

Không, CH3COOH là một axit yếu. Nó chỉ trải qua sự phân ly hoàn toàn khi nó được phản ứng với một cơ sở mạnh mẽ. Axit clohydric là một axit mạnh hơn nhiều so với axit axetic.

Làm thế nào axit axetic có thể được chuẩn bị?

Nó có thể được điều chế bằng cách phản ứng methanol với hydro iodide và thêm carbon monoxide vào sản phẩm (methyl iodide) để có được acetyl iodide. Khi thủy phân, acetyl iodide tạo ra axit axetic.

Xem thêm: 

• Đo lường các đối tượng là gì? Xem xong 5 phút hiểu luôn.
• Bội số của 6 là gì? Xem xong 5 phút hiểu luôn.
• Phép nhân và phép chia số thập phân là gì? Xem xong 5 phút hiểu luôn.