Axit là gì? Phân loại và ví dụ về các axit phổ biến nhất hiện nay

Có thể bạn đã nghe nhiều về Axit bởi chúng xuất hiện ở khắp nơi trong đời sống. Mỗi loại axit đều có vai trò riêng góp phần quan trọng trong đời sống và sản xuất công nghiệp. Vậy, axit là gì? phân loại axit thế nào? các axit nào được dùng phổ biến nhất? Hãy cùng KPTCHEM tìm hiểu ngay nhé!

Chắc hẳn khi nghe đến từ “axit”, nhiều người trong chúng ta sẽ lập tức liên tưởng đến những chất ăn mòn mạnh, những vụ tai nạn hóa chất đáng sợ, hay các cảnh phim căng thẳng với chất lỏng sôi sục trong ống nghiệm. Cảm giác lo ngại, xa lánh dường như đã ăn sâu vào suy nghĩ của nhiều người mỗi khi nhắc đến axit. Tuy nhiên, sự thật lại “không chua chát” như trong tưởng tượng! Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu hơn axit là gì và biết thêm về các axit nguy hiểm mà nhiều người luôn xem là “nỗi ám ảnh” thực ra lại được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống hàng ngày.

Axit là các hợp chất hóa học có độ pH nhỏ hơn 7, chúng có vị chua hoặc chát đặc trưng và làm thay đổi màu của một số chất chỉ thị (làm quỳ tím hóa đỏ), phản ứng với một số kim loại (sắt, kẽm) để giải phóng hydro, phản ứng với bazơ để tạo thành muối và nước,…

Để phân loại axit, người ta có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau dựa trên thành phần cấu tạo, tính chất hóa học, khả năng phân ly, nguồn gốc và nhiều tiêu chí khác. Dưới đây, bạn có thể tham khảo một số cách phân loại axit phổ biến nhất trong hóa học.

Phân loại axit theo thành phần nguyên tố

Một trong những phương pháp phân loại axit phổ biến trong hóa học phổ thông là dựa trên số lượng và loại nguyên tố hóa học cấu thành nên phân tử axit. Cách phân loại này giúp phân biệt rõ giữa các axit chỉ gồm hai nguyên tố (thường là hiđro và một phi kim) với các axit chứa ba nguyên tố trở lên (trong đó có oxi). Nhờ đó, ta có thể dễ dàng nhận diện và dự đoán tính chất hóa học cơ bản của từng loại axit, từ mức độ phân ly đến ứng dụng trong thực tế.

1. Axit nhị phân (axit không có oxy)

Các axit được gọi là nhị phân vì chúng được tạo thành từ hai nguyên tố, được hình thành từ các anion đơn nguyên tử của họ halogen (nhóm 7A). Các anion florua (F^-), clorua (Cl^-), bromua (Br^-) và iodua (I^-) kết hợp với một ion hydro, (H⁺) để tạo thành axit flohydric (HF), axit clohydric (HCl), axit bromhydric (HBr) và axit hydroiodic (HI).

2. Axit ba nguyên tử (axit có oxy)

Một axit được gọi là ba nguyên tử khi chúng được tạo thành từ ba nguyên tố. Các axit này được hình thành từ các anion đa nguyên tử như sunfat (SO4^2-), nitrat (NO3^-), cacbonat (CO3^2-) và photphat (PO4^3-). Trong đó, các anion sunfat và cacbonat kết hợp với hai ion hydro và tạo thành axit sunfuric (H2SO4) và axit cacbonic (H2CO3). Ion nitrat kết hợp với một ion hydro và tạo thành axit nitric (HNO3), và anion photphat kết hợp với ba ion hydro để tạo thành axit photphoric (H3PO4).

Phân loại theo số lượng nguyên tử H có thể phân ly (số nấc)

Dựa trên số nguyên tử hiđro (H) có khả năng phân ly thành ion H⁺ trong dung dịch, axit được chia thành các nhóm theo số nấc phân ly. Mỗi nấc tương ứng với một lần phân ly ra ion H⁺, và số nấc này phản ánh mức độ cho proton của axit – một yếu tố quan trọng trong đánh giá tính chất và ứng dụng của axit đó.

1. Axit một nấc: Chỉ phân ly ra 1 ion H⁺ trong dung dịch. Thường là axit mạnh hoặc trung bình, đơn giản về mặt cấu trúc và phản ứng. Ví dụ:

• HCl → H⁺ + Cl^⁻
• HNO3 → H⁺ + NO3^⁻
• CH3COOH ⇌ H⁺ + CH3COO^-

2. Axit hai nấc: Có thể phân ly ra 2 ion H⁺ qua hai giai đoạn (hai nấc). Nấc phân ly thứ hai thường yếu hơn nấc đầu tiên. Ví dụ:

- H2SO4:

• Nấc 1: H2SO4 → H⁺ + HSO4^- (mạnh)
• Nấc 2: HSO4^- ⇌ H⁺ + SO4^2- (yếu)

- H2CO3:

• Nấc 1: H2CO3 ⇌ H⁺ + HCO3^⁻
• Nấc 2: HCO3^⁻ ⇌ H⁺ + CO3^2-

Dung dịch Axit Sunfuric. Ảnh: Shutter Stock.

3. Axit ba nấc: Có thể phân ly ra 3 ion H⁺ theo ba nấc tuần tự. Nấc sau yếu hơn nấc trước, thường là axit yếu. Ví dụ: H3PO4:

• Nấc 1: H3PO4 ⇌ H⁺ + H2PO4^⁻
• Nấc 2: H2PO4^⁻ ⇌ H⁺ + HPO4^2⁻
• Nấc 3: HPO4^2- ⇌ H⁺ + PO4^3-

Phân loại theo độ mạnh (khả năng phân ly trong nước)

Dựa trên mức độ phân ly ion H⁺ trong dung dịch nước mà axit được chia thành ba nhóm chính gồm: axit mạnh, axit yếu và axit rất yếu. Trong đó:

1. Axit mạnh

HCl, H2SO4, HNO3,... được phân loại là các axit mạnh bởi khả năng phân ly hoàn toàn trong dung dịch nước, pH rất thấp (thường < 3), chỉ số Ka rất lớn. Chúng có tính ăn mòn cao, phản ứng nhanh và mạnh với bazơ, kim loại, da và các hợp chất có tính kiềm. 

2. Axit yếu

Là những axit chỉ phân ly một phần trong nước, pH trung bình (3-6) không gây nguy hiểm cao như axit mạnh, thích hợp cho các ứng dụng sinh học, ăn uống, công nghiệp thực phẩm hoặc dược phẩm. Các axit yếu phổ biến như axit axetic (có trong giấm trắng), axit lactic,...

3. Axit rất yếu

Bao gồm: HClO, H3BO3, C5H4N4O3,... được xếp loại là axit yếu bởi chúng không phân ly hoặc phân ly cực kỳ kém trong dung dịch nước. Chúng không gây nguy hiểm và không ăn mòn như axit mạnh, và không làm đổi màu quỳ tím.

Phân loại theo nguồn gốc

Một cách phân loại quan trọng và phổ biến khác trong hóa học là dựa trên nguồn gốc và bản chất cấu trúc của phân tử axit. Theo đó, axit được chia thành hai nhóm chính: axit vô cơ và axit hữu cơ.

1. Axit vô cơ

Là các axit không chứa cấu trúc gốc hydrocarbon (gốc hữu cơ), thường được tạo thành từ các nguyên tố phi kim và tồn tại chủ yếu trong tự nhiên hoặc được tổng hợp từ khoáng chất. Các hợp chất hóa học này có cấu tạo đơn giản, dễ phân ly trong nước, có thể là axit có oxi (ví dụ: HNO3, H2SO4, H3PO4) hoặc không có oxi (ví dụ: HCl, HF), tính axit có thể rất mạnh và thường ăn mòn mạnh, nguy hiểm khi tiếp xúc trực tiếp.

2. Axit hữu cơ

Là các axit có chứa nguyên tử carbon (C), thường gắn với nhóm chức –COOH (axit cacboxylic) hoặc các nhóm có khả năng cho H⁺ khác. Nguồn gốc thường là từ sinh vật (ví dụ: CH3COOH, C3H6O3, C6H8O7, CH2O2) hoặc tổng hợp hữu cơ (C4H4O4, C6H5COOH).

Chúng có đặc điểm chung là chứa gốc hữu cơ (gốc hydrocarbon), tính axit thường yếu hơn axit vô cơ, dễ phân hủy sinh học, thân thiện môi trường hơn. Vì vậy, các axit hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong sinh học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm.

Không phải lúc nào axit cũng là một dung dịch bốc khói nghi ngút như trong phim ảnh. Trên thực tế, axit xuất hiện ở khắp nơi trong cuộc sống hằng ngày và giữ vai trò quan trọng trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại từ hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, kim loại,… Mặc dù được cho là có cùng chức năng, nhưng mỗi loại đều có những đặc tính khác nhau và cách phản ứng trong một số môi trường nhất định.

Trong công nghiệp hiện đại, các hợp chất axit được mệnh danh là "xương sống" đóng vai trò nền tảng cho quá trình sản xuất, chế biến và cải tiến vật liệu. Ảnh: Dreamstime.

Dẫn đầu trong danh sách này là Axit Sunfuric - một axit vô cơ mạnh dạng lỏng sánh đặc, dễ hòa tan trong nước, không màu, không mùi, khả năng hút ẩm rất cao và có tính ăn mòn cao. Đây là hóa chất có tính ăn mòn mạnh, phản ứng dữ dội với nước, kim loại, hợp chất hữu cơ và nhiều chất khác. Ở nồng độ cao, nó có thể oxi hóa nhiều kim loại và phi kim. Dung dịch axit H2SO4 đậm đặc có thể gây bỏng nghiêm trọng khi tiếp xúc với da hoặc mô sống, tổn thương đường hô hấp nếu hít phải hơi và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nếu không xử lý đúng cách.

Axit Sunfuric được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực bao gồm sử dụng trong chất tẩy rửa cống có tính axit trong gia đình, sản xuất phân bón, pin, ắc quy, xăng, dầu, luyện kim,… Nó cũng là một chất trung tâm trong ngành công nghiệp hóa chất.

Axit Photphoric là một axit vô cơ có dạng lỏng siro không màu, tan tốt trong nước và có tính axit yếu hơn so với axit sunfuric hay axit nitric. Tuy không có tính ăn mòn mạnh ở nồng độ loãng, nhưng khi ở dạng đặc hoặc tiếp xúc lâu dài, hóa chất này vẫn có thể gây kích ứng da, niêm mạc, trong điều kiện ẩm có thể làm tăng khả năng ăn mòn kim loại nhẹ (sắt, kẽm) của nó. Axit này không dễ bay hơi và ít gây nguy hiểm qua đường hô hấp, tuy nhiên nếu nuốt phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với mắt và da vẫn có thể gây bỏng hóa học. Vì vậy, việc tiếp xúc với hóa chất H3PO4 cần tuân thủ các nguyên tắc an toàn vì tính ăn mòn và khả năng gây hại mô khi ở nồng độ cao hoặc sử dụng sai cách.

Axit axetic là một axit hữu cơ yếu, không màu, có vị chua và mùi hăng mạnh. Nó còn được gọi là axit ethanoic, axit methanecarboxylic và axit giấm. Ở dạng tinh khiết (axit axetic băng) có tính ăn mòn cao hơn dung dịch pha loãng và có thể gây bỏng da, khi hít phải hơi đậm đặc hoặc tiếp xúc với mắt có thể gây tổn thương niêm mạc, bỏng hóa chất hoặc kích ứng hô hấp. Tuy độc tính không cao, axit axetic đậm đặc vẫn cần được xử lý cẩn thận, tránh hít phải, nuốt phải hoặc tiếp xúc lâu dài trên da.

Đây là loại axit phổ biến trong đời sống hàng ngày bởi nó là thành phần chính của giấm trắng (4-8%) dùng để tạo vị chua và làm gia vị. Ngoài ra, nó có nhiều ứng dụng khác bao gồm: chất bảo quản thực phẩm, chất tẩy rỉ sét, chất kết dính và sơn, sợi tổng hợp, thuốc nhuộm, chất diệt khuẩn, dầu khí,…

Là một axit vô cơ mạnh có tính ăn mòn cao, không màu, có mùi rất nồng và dễ bay hơi. Axit clohidric được phân loại là một axit mạnh và rất nguy hiểm khi tiếp xúc, có thể gây bỏng da, tổn thương mắt và hệ hô hấp.

Dù vậy, axit HCl được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Có thể kể đến như sản xuất chất tẩy rửa cống và bồn cầu, thuốc diệt nấm mốc, thuốc thử, công nghiệp luyện kim,… Ngoài ra, axit clohidric đậm đặc là thành phần của nước cường toan (hay vương thủy) dùng để thu hồi các kim loại quý như vàng, bạc.

Axit nitric là một loại axit khoáng không màu, có mùi hăng, tính ăn mòn cao và là một chất oxy hóa mạnh. Mối nguy hiểm lớn nhất do nó gây ra là bỏng hóa chất vì phản ứng thủy phân axit với protein (amit) và chất béo (este) làm phân hủy mô sống. Các vết bỏng do tiếp xúc hóa chất HNO3 thường làm da người chuyển sang màu vàng do phản ứng của nó với keratin (một loại protein giúp hình thành lớp biểu bì của da).

Ở dạng tinh khiết, hợp chất vô cơ có tính axit mạnh này là một trong các hóa chất phổ biến trong các phòng thí nghiệm. Ngoài ra, tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà nó có nhiều nồng độ khác nhau phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm sản xuất phân bón và đóng vai trò là nguồn nitơ cung cấp cho đất và cây trồng, dệt may, luyện kim và điều chế thuốc nổ.

Là một axit hữu cơ yếu, dễ tan trong nước, có vị chua tự nhiên và được tìm thấy trong các loại quả thuộc họ cam quýt và chanh. Vì là một trong những loại axit mạnh ăn được nên axit citric được sử dụng rộng rãi trong điều chế hương liệu, chất bảo quản, chất tạo vị chua cho thực phẩm, chất tẩy chế bào chết, kem đánh răng, chất tẩy rửa gia dụng,…

Axit formic là dạng axit carboxylic đơn giản nhất, còn có tên gọi khác là axit metanoic. Nó là một axit hữu cơ yếu, không màu và có mùi hăng mạnh. Mặc dù vậy, nó vẫn có khả năng ăn mòn và gây kích ứng. Trong tự nhiên, nó được tìm thấy trong nọc kiến, lông của một số loài sâu và trong lá cây tầm ma.

Axit formic được sử dụng như một chất trung gian quan trọng trong quá trình tổng hợp hóa học của nhiều chất. Các ứng dụng phổ biến của nó bao gồm: làm chất phụ gia trong chăn nuôi, hỗ trợ quá trình lên men thức ăn, chất tẩy rửa gia dụng, xử lý nước, chất chống đông, da và dệt may.

Là một axit hữu cơ yếu, tồn tại ở dạng chất lỏng trong suốt đến hơi vàng, không mùi, có vị chua nhẹ, được tạo ra từ quá trình lên men đường và có mặt tự nhiên trong nhiều loại thực phẩm. Nó có số E phụ gia thực phẩm là E270.

Axit lactic được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống, mỹ phẩm, dược phẩm và các sản phẩm vệ sinh kháng khuẩn.

Là một axit hữu cơ có dạng tinh thể không màu hoặc bột trắng và tan tốt trong nước, nó có tính mạnh hơn axit lactic và axit axetic.

Oxalic acid có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như làm chất loại bỏ gỉ sắt, tẩy vết ố vàng trên vải hay chất tẩy trắng gỗ, chất cố định màu nhuộm, làm thuốc thử trong phòng thí nghiệm hay nguyên liệu để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ khác.

Axit propionic là một axit hữu cơ thuộc nhóm axit carboxylic, không màu, có mùi hăng và chua mạnh. Nó còn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như axit propanoic, axit ethylformic hoặc axit methylacetic.

Axit propionic được dùng làm chất bảo quản (E280) ngăn chặn nấm mốc và vi sinh vật phát triển, chất phụ gia trong thức ăn chăn nuôi, thuốc diệt nấm, thuốc kháng viêm và giảm đau,…

Qua bài viết trên đây, KPTCHEM tin rằng bạn đã biết được về khái niệm axit là gì và cách chúng được phân loại như thế nào. Bên cạnh đó, cũng thấy rằng tuy phần lớn axit thường độc hại nhưng chúng lại giữ vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống với nhiều ứng dụng khác nhau, từ chất bảo quản thực phẩm đến thành phần chính trong chất tẩy rửa mà chúng ta sử dụng hàng ngày trong gia đình, cả trong các sản phẩm dược phẩm và mỹ phẩm.