[Hỏi/đáp] - Kỳ 6: Axit Axetic (CH3COOH)

Axit axetic là một hợp chất hữu cơ quen thuộc và rất phổ biến trong đời sống. Bài viết này sẽ giúp bạn giải đáp các câu hỏi về bản chất, tính chất và ứng dụng thực tiễn của loại axit này.

1. Axit axetic là chất gì?

Axit axetic là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm axit cacboxylic, tồn tại ở dạng lỏng trong suốt, không màu, có mùi hăng đặc trưng và vị chua. Giấm ăn là một dạng dung dịch axit axetic loãng được sử dụng phổ biến trong nấu ăn và bảo quản thực phẩm. Ở dạng tinh khiết (không lẫn tạp chất) hợp chất này còn được gọi là axit axetic băng (glacial acetic acid) do khả năng kết tinh thành dạng rắn khi nhiệt độ xuống dưới 16,6^oC.

Hợp chất hữu cơ có công thức Ch3COOH này còn được gọi với nhiều tên khác nhau như: axit ethanoic, axit ethylic, cacboxylic metan,... và được viết tắt là AcOH hoặc HOAc. Nó vừa đóng vai trò là chất trung gian sinh học quan trọng trong cơ thể con người và động vật, vừa là nguyên liệu thiết yếu trong nhiều quy trình công nghiệp như sản xuất nhựa, dược phẩm, dung môi và các hợp chất hữu cơ khác.

2. Cách nhận biết axit axetic?

Cách nhận biết axit axetic đơn giản nhất là dựa vào cảm quan như: mùi hăng, chua đặc trưng giống mùi giấm ăn (dù ở nồng độ thấp hay cao, mùi này vẫn rất dễ nhận biết); nó là chất lỏng không màu, trong suốt,... Hoặc sử dụng giấy quỳ tím, vì là một chất có tính axit nên nó sẽ khiến giấy quỳ tím hóa đỏ, đây cũng là dấu hiệu đơn giản để nhận biết.

Bạn cũng có thể nhận biết dựa trên các phản ứng hóa học với một số chất, chẳng hạn như:

- Tác dụng với kim loại hoạt động (như Mg, Zn) tạo thành khí hydro (H₂) và muối axetat

2CH₃COOH + Mg → (CH₃COO)₂Mg + H₂↑

- Tác dụng với bazơ (như NaOH, KOH) tạo thành muối axetat và nước

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

- Tác dụng với muối cacbonat hoặc bicarbonat (Na₂CO₃, NaHCO₃) tạo khí CO₂ làm sủi bọt mạnh

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂↑ + H₂O

Ngoài ra, phân tích định tính bằng phổ hoặc sắc ký (trong phòng thí nghiệm)

• Phổ hồng ngoại (IR): Có đỉnh hấp thụ đặc trưng của nhóm cacboxyl (-COOH).
• Sắc ký khí (GC) hoặc HPLC: Dùng để xác định chính xác nồng độ và tính tinh khiết của mẫu chứa CH₃COOH.

3. Axit axetic có phải là axit mạnh không?

Axit axetic là một loại axit yếu. Cụ thể, trong dung dịch nước, axit axetic chỉ phân ly một phần thành ion H⁺ (proton) và ion CH3COO⁻ (acetat). Hằng số phân ly axit (Ka) của axit axetic là khoảng 1.75 × 10⁻⁵, tương đương với pKa ≈ 4.76, điều này cho thấy mức độ phân ly thấp hơn nhiều so với các axit mạnh như HCl, HNO3 hay H2SO4. Bạn có thể tham khảo tính axit của các loại axit qua bảng dưới đây:

Lưu ý:

• Giá trị pKa càng nhỏ → axit càng mạnh, vì nó phân ly tốt hơn, nhường proton dễ dàng hơn. Ngược lại, pKa càng lớn → axit càng yếu, vì khả năng nhường proton kém.
• Dù thuộc loại axit yếu, tuy nhiên, hợp chất có tính axit này khi ở nồng độ đậm đặc vẫn có tính ăn mòn và có thể gây bỏng da, vì vậy vẫn cần xử lý và sử dụng thận trọng trong phòng thí nghiệm hoặc sản xuất công nghiệp.

4. 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.

5. Axit axetic dùng để làm gì?

Ứng dụng trong đời sống hàng ngày

- Acetic acid dùng làm giấm ăn: Ở nồng độ pha loãng 4-8% nó là thành phần chính của giấm ăn - một loại gia vị phổ biến trong nhà bếp dùng để:

• Chế biến món ăn: pha nước sốt, muối dưa chua, ướp thịt, tăng vị chua tự nhiên.
• Khử khuẩn thực phẩm: có khả năng tiêu diệt vi khuẩn như Salmonella và E. coli khi dùng ngâm rửa rau củ, thịt sống.

Bên cạnh đó, giấm trắng có tính kháng khuẩn nhẹ nên thường được dùng để làm sạch bề mặt bếp, kính, gương, đồ gia dụng như lò vi sóng, tủ lạnh, ấm đun nước, hoặc làm mềm quần áo khi giặt.

Ngoài ra, khi hợp chất hữu cơ có tính axit này kết hợp với baking soda sẽ tạo phản ứng giải phóng CO2, giúp đẩy chất thải làm tắc nghẽn đường ống. Tuy nhiên, hiệu quả của cách xử lý này không cao như bột thông cống chuyên dụng.

Ứng dụng trong công nghiệp

- Sản xuất hóa chất trung gian: Axit axetic là nguyên liệu sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ như:

• Vinyl axetat: nguyên liệu tạo keo dán, nhựa PVA.
• Anhydrit axetic: dùng trong sản xuất cellulose axetat (làm phim ảnh, sợi nhân tạo).
• Este axetat: làm dung môi cho sơn, mực in, chất tẩy rửa.

- Làm dung môi công nghiệp: Axit axetic hòa tan tốt trong nước, ethanol, ether và nhiều hợp chất hữu cơ khác nên được dùng làm dung môi trong:

• Sản xuất nhựa, dược phẩm, thuốc nhuộm.
• Tổng hợp chất thơm, phụ gia thực phẩm.

- Trong ngành dầu khí: Trong công nghệ khoan giếng và khai thác dầu, axit axetic được dùng để:

• Làm sạch hệ thống đường ống.
• Kích thích tăng lưu lượng dầu/khí bằng cách hòa tan muối khoáng trong đá vôi, dolomit.

Ứng dụng trong y học và dược phẩm

• Sát trùng: Axit axetic có khả năng kháng khuẩn nhẹ, được dùng điều trị nhiễm trùng tai ngoài, viêm da, làm sạch vết thương hở.
• Hỗ trợ chẩn đoán ung thư: Dung dịch axit axetic được sử dụng trong xét nghiệm VIA để phát hiện sớm ung thư cổ tử cung.
• Nguyên liệu dược: Dùng làm tiền chất trong tổng hợp thuốc như aspirin, vitamin, hormone.

Ứng dụng trong nông nghiệp

• Bảo quản thực phẩm nông sản: Axit axetic giúp ức chế sự phát triển của nấm mốc, vi khuẩn trong bảo quản sau thu hoạch.
• Làm phụ gia thức ăn chăn nuôi: Nhằm điều chỉnh pH, hỗ trợ tiêu hóa và kiểm soát vi khuẩn có hại trong hệ tiêu hóa động vật.
• Chất diệt cỏ: Dung dịch AcOH nồng độ 10-20% có thể được dùng như thuốc diệt cỏ sinh học không chứa hóa chất độc hại, đặc biệt hiệu quả với cỏ non mọc trên bề mặt đất.

6. 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.