Axit axetic là chất gì? Định nghĩa, tính chất, công dụng và cách điều chế

Axit axetic là gì?

Axit axetic (hay axit acetic) là một chất dạng lỏng trong suốt không màu, có mùi hăng, công thức hóa học là CH₃COOH (hoặc C2H4O2). Axit axetic được viết tắt là AcOH (hoặc HOAc) và nó có nhiều tên gọi khác nhau như: axit ethanoic, axit ethylic, cacboxylic metan,... nhưng trong đời sống hàng ngày nhiều người biết đến nó với cái tên thân thuộc - giấm. Có thể bạn chưa biết, giấm ăn là dung dịch axit axetic có nồng độ khoảng 5-20% theo thể tích và phần còn lại là nước, mùi hăng và vị chua là đặc trưng của axit có trong nó.

Ngoài ra, chất này còn được gọi là axit axetic băng khi ở nồng độ 99,5% (không chứa nước). Tên gọi này bắt nguồn từ các hạt tinh thể trông giống như băng hình thành khi ở nhiệt độ dưới 16.6°C, có thể được tìm thấy trong phòng thí nghiệm hoặc được sử dụng làm nguyên liệu thô và dung môi trong sản xuất các sản phẩm hóa học khác.

Về mặt cấu trúc, CH₃COOH là axit cacboxylic đơn giản thứ hai sau axit formic (HCOOH), và về cơ bản là một nhóm metyl có nhóm cacboxyl gắn vào nó.

Tính chất chung của Axit axetic

ID IUPAC	Acetic acid
Khối lượng phân tử	60,052g/mol
Mật độ của Acetamine	1,05g/cm³
Nhiệt độ sôi	118°C
Nhiệt độ nóng chảy	16,6°C

Tính chất vật lý

Mặc dù được coi là một axit yếu vì dung dịch chỉ phân ly rất yếu, nhưng ở dạng đậm đặc axit ethanoic có khả năng ăn mòn mạnh và thậm chí có thể gây bỏng da người nếu tiếp xúc. Dưới đây là một số tính chất chung của CH₃COOH:

• Là chất lỏng không màu và có mùi hăng, nó là dung môi protic phân cực có hằng số điện môi là 6.2. Nhiệt độ nóng chảy và sôi của axit ethanoic lần lượt là 16,6°C và 118°C. Khối lượng mol là 60,052g/mol.
• Nhóm chức cacboxyl trong axit ethanoic có thể gây ra sự ion hóa hợp chất, thu được bằng phản ứng: CH₃COOH ⇌ CH3COO– + H+. Sự giải phóng proton, được mô tả bằng phản ứng cân bằng ở trên, là nguyên nhân tạo ra tính axit của AcOH.
• Hằng số phân ly axit (pKa) của axit ethanoic trong dung dịch nước là 4.76.
• Bazơ liên hợp của axit axetic là axetat, tạo thành CH3COO–.
• Độ pH của dung dịch axit ethanoic có nồng độ 1,0M là 2.4, nghĩa là nó không phân ly hoàn toàn.

Quá trình chuyển hóa carbohydrate và chất béo ở nhiều loài động vật tập trung vào sự liên kết của AcOH với coenzym A. Nói chung, hợp chất này được tạo ra thông qua phản ứng giữa metanol và carbon monoxide (cacbonyl hóa metanol).

Tính chất hóa học

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

CH₃COOH + t^o → CO2 + CH4

CH₃COOH + t^o → C2H2O + H 2 O

Khi phản ứng với một số kim loại như magie, kẽm và sắt sẽ khiến chúng bị ăn mòn khi tiếp xúc, dẫn đến sự hình thành muối axetat. Phương trình hóa học được biểu diễn như sau:

2CH₃COOH + Mg → Mg(CH3COO)2 + H2. Phản ứng giữa axit ethanoic và magie dẫn đến sự hình thành magie axetat và khí hydro.

Và phản ứng với kiềm tạo thành muối axetat như mô tả dưới đây:

CH₃COOH + KOH → CH3COOK + H2O

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

2CH₃COOH + Na2CO3 (natri carbonat) → 2CH3COONa + CO2 + H2O

CH₃COOH + NaHCO3 (natri bicarbonat) → CH3COONa + CO2 + H2O

Phản ứng giữa PCl5 (photpho pentaclorua) và axit ethanoic dẫn đến sự hình thành acetyl chloride - chất lỏng không màu, ăn mòn, dễ bay hơi. Phương trình hóa học như sau:

CH₃COOH + PCl5 → CH3COCl + HCl + POCl3

Công dụng và ứng dụng của axit axetic là gì?

Axit axetic là hóa chất hữu ích được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất công nghiệp. Ảnh minh họa.

Là chất trao đổi chất quan trọng trong cơ thể con người, động vật và thực vật

Về mặt sinh học, axetat (muối của axit axetic) là một chất trung gian trao đổi chất quan trọng và là thành phần phổ biến của mô động vật và thực vật, được hình thành trong quá trình chuyển hóa các chất thực phẩm. Axetat dễ dàng được chuyển hóa ở hầu hết các mô và được cơ thể sử dụng để tạo ra phospholipid, steroid, sterol, lipid trung tính, axit béo bão hòa và không bão hòa.

Ứng dụng của dung dịch loãng

Hầu hết chúng ta đều tiếp xúc với AcOH ở dạng dung dịch loãng là giấm, có thể được làm tự nhiên từ các nguyên liệu có thể lên men như rượu vang, khoai tây, táo, nho, quả mọng và ngũ cốc.

Giấm là dung dịch trong suốt, có nhiều công dụng trong đời sống thường nhật, bao gồm:

- Chế biến thực phẩm: Giấm là một trong những nguyên liệu thực phẩm phổ biến thường được dùng làm các loại nước sốt salad, dầu giấm, nước muối dưa chua,… Nó cũng có thể được sử dụng để sơ chế các nguyên liệu thịt và gia cầm giúp loại bỏ khuẩn salmonela (loại vi khuẩn làm cho thức ăn trở thành độc).

- Chất tẩy rửa gia dụng: Với khả năng sát khuẩn và tẩy rửa nhẹ, giấm có thể được sử dụng để làm sạch mọi vật dụng và mọi bề mặt trong nhà, bao gồm: cửa sổ, bàn ghế, gương, cửa kính, máy pha cà phê, lò vi sống, bếp, tủ chén,… thậm chí cả việc làm sạch gạch và vữa trong phòng tắm. Đặc biệt, giấm rất được ưa chuộng để làm sạch các món đồ dùng liên quan đến thực phẩm vì nó an toàn không độc hại, thường không để lại cặn và rửa sạch nhanh hơn các loại chất tẩy rửa thương mại.

- Khơi thông cống rãnh: Giấm có thể thông tắc cống? Bạn không nghe nhầm đâu. Hỗn hợp giữa giấm và baking soda từ lâu đã trở thành “huyền thoại” trong nhà bếp không chỉ bởi nó là những nguyên liệu dễ tìm, mà sự kết hợp này còn có thể giúp cống thoát nước nhanh hơn. Theo ECOCLEAN, với những trường hợp chậu rửa bát thoát nước chậm, chỉ cần đổ lần lượt baking soda và giấm xuống miệng cống, chờ 5-10 phút là tình trạng sẽ được cải thiện.

- Diệt cỏ dại: Ở nồng độ 10-20%, axit axetic có thể được sử dụng làm thuốc diệt cỏ dại trong vườn. Dù an toàn nhưng cách làm này chỉ diệt được phần cỏ mọc trên mặt đất mà không thể diệt chúng tận gốc, vì thế cỏ vẫn có thể mọc trở lại.

Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Trong công nghiệp, CH₃COOH được sử dụng rộng rãi với nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

1. Vinyl axetat, sợi xenlulo và nhựa

Axit axetic được sử dụng để sản xuất nhiều hóa chất, bao gồm vinyl axetat, anhydrit axetic và este axetat.

• Vinyl axetat được sử dụng để sản xuất polyvinyl axetat, một loại polyme được sử dụng trong sơn, chất kết dính, nhựa và chất hoàn thiện dệt.
• Anhydrit axetic được sử dụng trong sản xuất sợi cellulose axetat và nhựa dùng làm phim ảnh, quần áo và lớp phủ.
• Nó còn được sử dụng trong phản ứng hóa học để tạo ra axit terephthalic tinh khiết (PTA) - một hợp chất hữu cơ có công thức C₆H₄(CO₂H)₂ - chất rắn màu trắng này là một hóa chất thương mại, được sử dụng để sản xuất nhựa polyester PET dùng trong sợi tổng hợp, hộp đựng thực phẩm, chai nước giải khát và màng nhựa.

2. Dung môi

Tương tự như etanol, CH₃COOH là dung môi ưa nước. Nó cũng có thể hòa tan các hợp chất như dầu, lưu huỳnh, Iốt và trộn với nước, chloroform và hexan. Cùng với khả năng tạo thành hỗn hợp có thể trộn được với cả hợp chất phân cực và không phân cực, khiến nó trở thành dung môi công nghiệp rất quan trọng. Nó được sử dụng rộng rãi trong điều chế công nghiệp dimethyl terephthalate (DMT).

3. Axit hóa dầu và khí đốt

Axit axetic có thể giúp giảm sự ăn mòn kim loại và tích tụ cặn trong các ứng dụng giếng dầu khí. Nó cũng được sử dụng trong kích thích giếng dầu để cải thiện dòng chảy và tăng sản lượng dầu khí.

4. Y học và dược phẩm

Suốt hàng nghìn năm, giấm đã được sử dụng cho mục đích y học. Tính axit của nó có đặc tính sát trùng, có thể tiêu diệt và ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn. Bên cạnh đó, axit axetic còn được sử dụng làm thuốc thử hóa học và được sử dụng trong sản xuất vitamin, thuốc kháng sinh, hormone và các loại thuốc khác.

Vì vậy, trong y học hiện đại giấm thường được sử dụng để:

• Điều trị vết thương và nhiễm trùng, hoặc dùng nó để hỗ trợ tiêu hóa và giảm ho.- Một chất thay thế tuyệt vời cho thuốc kháng sinh khi điều trị một số bệnh nhiễm trùng da, bao gồm cả những bệnh do một số chủng pseudomonas gây ra.
• Trong bệnh viện, nó được dùng để làm sạch bàng quang nhằm ngăn ngừa nhiễm trùng và tắc nghẽn ở bệnh nhân đặt ống thông tiểu.
• Là một hóa chất chẩn đoán, acetic acid có thể được sử dụng để sàng lọc ung thư cổ tử cung. Cụ thể, axit được bôi vào cổ tử cung và nếu một số vùng chuyển sang màu trắng thì kết quả xét nghiệm là dương tính. Nó cũng được sử dụng trong nội soi nhuộm màu để phát hiện giai đoạn đầu của ung thư dạ dày.

5. Chế biến thực phẩm

Giấm được sử dụng rất phổ biến trong chế biến thực phẩm, từ món dưa chua tự làm tại nhà cho đến những thực phẩm được đóng gói trong các siêu thị và trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nhiều loại gia vị được chế biến tại nhà máy, chẳng hạn như nước sốt salad và sốt mayonnaise có thành phần chính là giấm. Bên cạnh làm hương liệu, giấm còn giúp bảo quản và kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm nhờ khả năng ức chế sự phát triển của một số vi khuẩn. Ví dụ: trong sản xuất ca cao, khi hạt được lên men, axit axetic do AAB (acetic acid bacteria) tạo ra sẽ làm giảm độ pH của hạt. Nhờ đó ức chế sự phát triển của các vi khuẩn không mong muốn.

Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm sản phẩm tẩy rửa, khử trùng trong các nhà máy chế biến thực phẩm.

Giấm trắng được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, và không thể thiếu khi làm muối dưa, salad trộn. Ảnh minh họa.

6. Các ứng dụng khác

• Một trong những lý do khiến AcOH hữu ích là khả năng duy trì sự cân bằng pH của nó. Vì vậy, chất này có mặt trong nhiều loại mỹ phẩm bao gồm dầu gội, dầu xả và các sản phẩm chăm sóc tóc. Sự có mặt của nó giúp cân bằng độ pH và mùi, đồng thời ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật. Ngoài ra, một số sản phẩm như muối alkyl axetat và axetat cũng được sử dụng để sản xuất nước hoa và chất dưỡng da.
• Dùng làm hóa chất dùng trong nhiếp ảnh và các loại cao su.
• Khi hai phân tử axit axetic trải qua phản ứng ngưng tụ với nhau, sản phẩm tạo thành là anhydrit axetic ((CH₃CO)₂O hay Ac₂O) - được sử dụng làm thuốc thử trong nhiều phản ứng hóa học hữu cơ, bao gồm acetyl hóa, este hóa và oxy hóa Kornblum. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất cellulose axetat, sợi axetat, cũng như trong sản xuất aspirin, chất phủ và dược phẩm. Anhydrit axetic cũng thường được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, chất dẻo và cao su tổng hợp.

FAQs - Những câu hỏi thường gặp

1. Cách nhận biết axit axetic?

Có thể dùng giấy quỳ tím. Vì là một axit hữu cơ nên AcOH sẽ khiến giấy quỳ tím hóa đỏ, đây là dấu hiệu đơn giản để nhận biết nó. Ngoài ra, cũng có thể dùng muối cacbonat hoặc kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học để nhận biết.

2. Axit axetic có phải là axit mạnh không?

Không, nó là một axit yếu. Nó chỉ trải qua quá trình phân ly hoàn toàn khi nó phản ứng với một bazơ mạnh. Đơn cử, axit clohidric là axit mạnh hơn axit axetic rất nhiều.

3. AcOH có an toàn không?

Các dung dịch CH₃COOH loãng như giấm có thể tiếp xúc với da mà không gây hại, thậm chí đây còn là loại gia vị được sử dụng phổ biến trong chế biến thức ăn. Nó còn được dùng vào mục đích làm sạch dầu mỡ và thực phẩm bám trên chén đĩa và đồ dùng làm bếp, đôi khi có thể dùng để thông tắc ống thoát nước chậu rửa.

Tuy nhiên, khi ở nồng độ cao hơn được dùng trong phòng thí nghiệm hoặc nhà máy, nó có thể gây kích ứng mạnh cho mắt, da và màng nhầy. Tiếp xúc da kéo dài với chất này có thể dẫn đến phá hủy mô. Hít phải nồng độ cao gây kích ứng mắt, mũi và cổ họng. Những người có mức độ phơi nhiễm nghề nghiệp cao có thể bị viêm kết mạc, viêm phế quản và viêm họng cũng như gây ra hiện tượng mòn răng cửa và răng nanh.

4. Axit axetic dùng để làm gì?

Giấm ăn là dạng pha loãng của AcOH và ứng dụng phổ biến nhất của chất này trong mỗi gia đình. Ở nồng độ cao hơn nó được dùng nhiều trong công nghiệp (xem lại ở phần ứng dụng công nghiệp để biết thêm). Ngoài ra, nó cũng là thành phần quan trọng trong sản xuất nước sơn và chất kết dính.

5. Điều chế axit axetic như thế nào?

Theo Wikipedia, có nhiều phương pháp để điều chế chất này, bao gồm:

• Lên men oxy hóa: Trong lịch sử nhân loại, giấm ăn đã được tạo ra từ các vi khuẩn axit thuộc chi acetobacter. Khi cung cấp đầy đủ oxy, các vi khuẩn này có thể tạo ra giấm từ các nguyên liệu lên men khác nhau như: rượu táo, rượu vang, khoai tây, gạo, mạch nha và các loại ngũ cốc.
• Carbonyl hóa methanol: Hầu hết axit axetic thương mại được sản xuất bằng phương pháp này. Trong quy trình này, methanol và carbon monoxide phản ứng với nhau theo phương trình: CH3OH + CO → CH₃COOH.
• Oxy hóa acetaldehyde: Quy trình này có thể được thực hiện bằng nhiều quy trình khác nhau, nhưng phổ biến nhất là sử dụng không khí để oxy hóa acetaldehyde (CH₃CHO). Khi acetaldehyde thực sự bị ăn mòn bởi không khí, sản phẩm thu được là axit axetic, carbon dioxide và hơi nước.
• Oxy hóa ethanol: Ethanol là rượu, AcOH là một axit carboxylic. Và chúng ta biết rằng rượu có thể được chuyển hóa thành axit carboxylic bằng quá trình oxy hóa khi có mặt các tác nhân oxy hóa mạnh như: KMnO4/H+,K2Cr2O7/H+,…
• Lên men kỵ khí: Các loài vi khuẩn kỵ khí (hay sinh vật yếm khí) là các sinh vật không cần oxy để tăng trưởng, chúng thậm chí có thể chết khi có mặt oxy. Các vi khuẩn này có thể chuyển đổi đường thành AcOH một cách trực tiếp mà không cần phải qua bước tạo thành ethanol trung gian.