Tìm hiểu Axit Axetic (CH3COOH): Tính chất, ứng dụng và lợi ích nổi bật

Từ căn bếp gia đình đến nhà máy sản xuất công nghiệp, từ tủ thuốc y tế đến các sản phẩm chăm sóc cá nhân,... axit axetic đều hiện diện với nhiều vai trò quan trọng. Vậy, axit axetic là gì, tính chất như thế nào và tại sao nó lại được dùng phổ biến đến thế? Hãy cùng KPTCHEM khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về một trong những hóa chất thiết yếu nhất trong đời sống và sản xuất.

Axit axetic là gì?

Axit axetic (hay còn gọi là axit acetic) là hợp chất hữu cơ thuộc nhóm axit cacboxylic có công thức hóa học là CH₃COOH hoặc C₂H₄O₂. Là chất lỏng không màu và trong suốt, đặc điểm nhận dạng của axit axetic là mùi hăng đặc trưng và vị chua mạnh. Trong hóa học, nó thường được ký hiệu là AcOH hoặc HOAc, và còn được biết đến với nhiều tên gọi khác như axit ethanoic, axit ethylic, hay cacboxylic metan.

Ở dạng tinh khiết với nồng độ lên đến 99,5% và không chứa nước, hợp chất này được gọi là acid acetic băng (tên gọi xuất phát từ đặc tính tạo tinh thể giống băng khi nhiệt độ môi trường xuống dưới 16,6°C) và thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm, hoặc làm nguyên liệu thô và dung môi trong sản xuất hóa chất công nghiệp như este, axetat kim loại, nhựa tổng hợp và các hợp chất hữu cơ khác.

Khi pha loãng, axit axetic được dùng rất phổ biến trong đời sống hàng ngày, đơn cử là giấm ăn - một dung dịch axit nhẹ có nồng độ khoảng 5% - 20% (tính theo thể tích), phần còn lại là nước. Chất có mùi hăng nồng và vị chua đặc trưng này chính là nguyên liệu quan trọng trong chế biến các món ăn như: nộm, bò nhúng giấm, muối chua rau củ quả (kim chi),... hoặc dùng làm chất tẩy rửa tự nhiên.

Về mặt cấu trúc phân tử, CH₃COOH là axit cacboxylic đơn giản thứ hai, chỉ sau axit formic (HCOOH). Phân tử bao gồm một nhóm metyl (CH3) liên kết với một nhóm cacboxyl (COOH), tạo nên tính chất axit đặc trưng và khả năng phản ứng linh hoạt trong nhiều ứng dụng hóa học và công nghiệp.

Công thức cấu tạo của axit axetic. Ảnh minh họa.

• CH₃–: Nhóm metyl (một nguyên tử carbon liên kết với ba nguyên tử hydro).
• –COOH: Nhóm cacboxyl, gồm một nguyên tử carbon liên kết đôi với một nguyên tử oxy (C=O) và liên kết đơn với một nhóm hydroxyl (–OH).

Tổng thể, phân tử axit acetic bao gồm một nhóm metyl gắn với một nhóm cacboxyl, cấu trúc này chính là yếu tố tạo nên tính axit đặc trưng của hợp chất.

Tính chất chung của Axit axetic

Tính chất vật lý

Dù được xếp vào nhóm axit yếu do khả năng phân li trong nước hạn chế, nhưng acetic acid đậm đặc lại có tính ăn mòn mạnh và thậm chí có thể gây bỏng da khi tiếp xúc trực tiếp. Dưới đây là các tính chất vật lý quan trọng của hợp chất này:

• Là chất lỏng không màu, có mùi hăng đặc trưng, nhiệt độ nóng chảy là 16,6°C và nhiệt độ sôi đạt 118°C, khối lượng mol là 60,052 g/mol. AcOH là một dung môi protic phân cực có hằng số điện môi là 6,2.
• Nhóm chức cacboxyl (-COOH) có khả năng ion hóa, theo phản ứng cân bằng: CH3COOH ⇌ CH3COO⁻ + H⁺. Sự giải phóng proton (H⁺) là cơ sở tạo nên tính axit của hợp chất hữu cơ này trong dung dịch nước.
• Hằng số phân ly axit (pKa) trong nước là 4,76 phản ánh mức độ phân ly không hoàn toàn trong dung dịch loãng.
• Khi CH₃COOH mất đi proton tạo ra ion axetat (CH3COO⁻) - chính là bazơ liên hợp của nó.
• Độ pH của dung dịch 1,0M vào khoảng 2,4 cho thấy mức độ axit vừa phải so với các axit mạnh.

Ngoài ra, trong sinh học và hóa học công nghiệp, axit acetic đóng vai trò quan trọng trong nhiều phản ứng. Ở nhiều loài động vật, quá trình chuyển hóa carbohydrate và chất béo thường gắn liền với sự liên kết của nó với coenzym A để hình thành acetyl-CoA - một hợp chất trung gian thiết yếu trong chu trình Krebs. Về mặt công nghiệp, chất này được điều chế chủ yếu thông qua phản ứng cacbonyl hóa metanol, tức là kết hợp metanol với carbon monoxide.

Tính chất hóa học

Các phản ứng hóa học của axit axetic có nhiều điểm tương đồng với những phản ứng đặc trưng của nhóm axit cacboxylic. Dưới đây là một số phản ứng tiêu biểu minh họa cho tính chất hóa học đa dạng của hợp chất này:

1. Phản ứng nhiệt phân

Khi được đun nóng đến nhiệt độ trên 440°C, CH₃COOH phân hủy và tạo ra các sản phẩm khác nhau tùy thuộc vào điều kiện cụ thể:

CH₃COOH + t^o → CO₂ + CH₄
=> Giải phóng khí carbon dioxide và khí metan

CH₃COOH + t^o → C2H₂O + H₂O
=> Tạo thành ethenone và nước

2. Phản ứng với kim loại

Axit ethanoic có khả năng phản ứng với một số kim loại hoạt động như magie (Mg), kẽm (Zn) và sắt (Fe), giải phóng khí hydro và tạo thành muối axetat:

2CH₃COOH + Mg → Mg(CH₃COO)₂ + H₂
=> Tạo thành magie axetat và khí hydro

3. Phản ứng với bazơ (kiềm)

Khi phản ứng với các dung dịch kiềm như kali hydroxit (KOH), axit axetic tạo ra muối và nước – đây là phản ứng trung hòa điển hình:

CH₃COOH + KOH → CH₃COOK + H₂O
=> Tạo thành kali axetat và nước

4. Phản ứng với muối cacbonat và bicarbonat

Axit axetic phản ứng với muối cacbonat và bicarbonat của kim loại kiềm, giải phóng khí carbon dioxide, nước và tạo thành muối axetat:

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

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

5. Phản ứng với photpho pentaclorua (PCl₅)

Một phản ứng đáng chú ý khác là với PC_l5 (photpho pentaclorua), trong đó axit ethanoic chuyển thành acetyl chloride (CH₃COCl) - một dẫn xuất hữu ích trong tổng hợp hữu cơ:

CH₃COOH + PCl₅ → CH₃COCl + HCl + POCl₃
=> Tạo thành acetyl chloride, photphoroxychloride và khí hydro clorua

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, mặc dù không mạnh như dùng nước thông cống nhưng 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.

Kết luận

Axit axetic không chỉ đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày mà còn là nguyên liệu thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Từ việc ứng dụng trong chế biến thực phẩm, tẩy rửa, sản xuất hóa chất cho đến lĩnh vực y học, hợp chất hữu cơ này đã chứng minh tính linh hoạt và giá trị thực tiễn của nó.

Nếu có bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến acetic acid, đừng ngại gửi về cho chúng tôi để được giải đáp nhanh chóng. Ngoài ra, đừng quên khám phá thêm các bài viết liên quan bên dưới để hiểu rõ hơn về các loại hóa chất công nghiệp, ứng dụng và biện pháp an toàn khi sử dụng.