Các phương pháp điều chế axit axetic và ứng dụng

Axit axetic CH₃COOH chính là giấm ăn thu được sau quá trình lên men rượu Etylic C₂H₅OH và được dùng để điều chế dược phẩm, thuốc diệt cỏ, phẩm nhuộm, sợi tơ nhân tạo… Vậy tính chất hóa học và phương trình điều chế axit axetic được thể hiện như thế nào? Cùng theo dõi bài viết dưới đây để đi tìm câu trả lời chính xác nhất nhé.

Công thức phân tử của axit axetic

Tính chất hóa học nổi bật của axit axetic CH₃COOH

– Axit axetic là chất lỏng không màu, có vị chua và tan vô hạn trong nước.

– Dung dịch axit axetic nồng độ từ 2 – 5% sẽ được dùng làm giấm ăn.

– Với công thức CH₃COOH, gồm 1 nhóm -OH liên kết với nhóm C=O tạo thành nhóm -COOH và chính nhóm -COOH làm cho phân tử có tính axit.

– Axit axetic là một axit yếu, yếu hơn các axit HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₂SO₃ nhưng mạnh hơn axit cacbonic H₂CO₃. Axit axetic cũng có đầy đủ tính chất của một axit.

Tính chất hóa học của axit axetic như:

1. Tính axit yếu

–  Dung dịch axit axetic làm đổi màu quỳ tím thành đỏ.

–  Axit axetic tác dụng với oxit bazo, bazo tạo thành muối và nước

 CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

Ví dụ cho axit axetic tác dụng với natri axetat (CH₃COONa), ta có phương trình:

 CH₃COOH + CaO → (CH₃COO)Ca + H₂O

–  Axit axetic tác dụng với kim loại trước H giải phóng H₂

 2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa +H₂

–  Axit axetic tác dụng với axit yếu hơn

2CH₃COOH + CaCO₃ → (CH₃COO)₂Ca + CO₂ +H₂O

2. Axit axetic tác dụng với rượu tạo ra este và nước (xúc tác là H₂SO₄ đặc nóng)

CH₃COOH + HO-C₂H₅ → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

3. Phản ứng cháy

Axit axetic cháy trong oxy tạo sản phẩm gồm CO2 và H2O:

CH₂COOH + 2O₂  (nhiệt độ) → 2CO₂  + 2H₂O

Các phương pháp điều chế axit axetic

– Trong công nghiệp, đi từ Butan C₄H₁₀

              2CH₁₀ + 3O₂ (xúc tác, t^o) → 4CH₃COOH + 2H₂O

– Để sản xuất giấm ăn, người ta thường dùng phương pháp lên men dung dịch rượu etylic loãng

              CH₃CH₂OH + O₂  → CH₃COOH + 2H₂O

Chú ý: Những hợp chất hữu cơ phân tử có chứa nhóm -COOH, có công thức thức C_nH_2n + 1 COOH được gọi là axit cacboxylic no đơn chức và cũng có tính chất tương tự axit axetic.

Cùng thử trả lời câu hỏi trắc nghiệm dưới đây để biết thêm phương pháp điều chế axit axetic.

Câu hỏi: “Trong công nghiệp, phương pháp hiện đại nhất được dùng để điều chế axit axetic là gì?”

A: Lên men giấm

B: Oxi hóa anđehit axetic

C: Đi từ metanol

D: Oxi hóa n-butan

Đáp án là C: Bởi tất cả các cách trên đều điều chế được axit axetic trực tiếp. Tuy nhiên, trong công nghiệp, người ta thường đi từ metanol để điều chế axit axetic.

Với phương trình hóa học:

                  CH₃OH + CO (xúc tác, nhiệt độ) → CH₃COOH

Đây là phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic. Do metanol và cacbon oxit được điều chế từ metan có sẵn trong khí thiên nhiên và khí mỏ dầu nên chi phí sản xuất rẻ, tạo sản phẩm với giá thành hạ.

Để sản xuất axit axetic, người ta có thể đi từ những nguồn nguyên liệu khác nhau, như phương pháp tổng hợp, phương pháp vi sinh, phương pháp hóa gỗ. Tuy nhiên, để đáp ứng các nhu cầu sử dụng hóa chất axit axetic ngày càng lớn, hiện nay người ta thường dùng phương pháp tổng hợp.

Các phương pháp quan trọng nhất để tổng hợp axit axetic là tổng hợp metanol và CO (cacbonyl hóa metanol), quá trình oxy hóa axetaldehyt. Ngoài ra, axit axetic còn thu được khi oxi hóa cacbua hydro, trong đó axit axetic là một sản phẩm phụ.

Một số phản ứng điều chế CH₃COOH mà chỉ cần tiến hành 1 lần

– Phương trình điều chế axit axetic trong phòng thí nghiệm:

CH₃CHO + 1/2O₂  (xúc tác Mn(CH₃COO)₂ , t^o → CH₃COOH

– Phương pháp điều chế axit axetic cổ điển:

C₂H₅OH + O₂ (xúc tác men giấm, 25 -30 ^oC  → CH₃COOH + H₂ O

– Điều chế axit axetic trong công nghiệp:

CH₃OH + CO (xúc tác CO, t^o)  → CH₃COOH

2C₄ H₁₀ + 5O₂ (xt Mn²⁺, 150^oC, 55atm)→ 4CH₃COOH + 2H₂O

CH₃CN + 2H₂O (xt: H+, t^o )→ CH₃COOH + NH₃

CH₃COONa + HCl → CH₃COOH + NaCl

CH₃-CBr₃ + 3NaOH → CH₃COOH + 3NaBr + H₂O

– Phản ứng cơ magie:

CH₃COOMgCl + HCl (xúc tác t^o → CH₃COOH + MgCl₂ 

– Phương trình phản ứng của Andehit axetic + Br

Br₂  +   CH₃CHO   +   H₂O  →  CH₃COOH    +    2HBr

– Phản ứng của Andehit axetic + phenol tạo ra axit axetic

– Phenol không phản ứng với andehit axetic mà chỉ phản ứng với anhidrit axetic

 C₆H₅OH + (CH₃CO)₂O → C₆H₅OOCH₃ + CH₃COOH

– Na₂SO₃ phản ứng được với dung dịch Br₂ vì lưu huỳnh trong muối có số oxi hóa trung gian +4 nên có thể bị Br₂ oxi hóa lên +6, còn Brôm thì bị khử xuống -1 điều chế andehit axetic

Những thông tin trên là cách điều chế axit axetic hiệu quả, hy vọng rằng nội dung này đã giúp được mọi người hiểu rõ hơn về hóa chất này, những đắc điểm tính chất và điều chế để có thể áp dụng trong quá trình học tập, nghiên cứu và sản xuất axit axetic.

Hoahocngaynay.com

Nguồn: Labvietchem.com.vn