Tổng hợp kiến thức về axit carboxylic

Chu Văn An

Axit cacboxylic là một hợp chất tự nhiên có chứa nhóm cacboxyl -COOH. Công thức cấu tạo của nó là gì? Tính chất đặc trưng? Điều chế và ứng dụng của nó vào cuộc sống? Mọi thắc mắc sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây.

1. Axit cacboxylic là gì?

Axit cacboxylic là các hợp chất hữu cơ, chứa nhóm chức cacboxyl có công thức chung R−COOH hoặc R−CO2H. Trong đó R có thể là nguyên tố H hoặc nhóm chức hydrocarbon như alkyl, alkenyl, aryl hoặc nhóm khác.

Nó tồn tại ở nhiều dạng sống khác nhau như axit amin, axit axetic, axit citric, v.v. Axit cacboxylic có nhiều vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày.

Axit cacboxylic là gì?

2. Các loại axit cacboxylic

Tùy thuộc vào đặc điểm cấu trúc của rễ HC, chúng được chia thành các loại phổ biến sau:

– Axit cacboxylic bão hòa: Gồm các gốc alkyl hoặc nguyên tử hydro liên kết với gốc cacboxyl -COOH. Chẳng hạn như HCOOH; C2H5−COOH…

– Axit cacboxylic không bão hòa: Gốc HC không bão hòa liên kết với nhóm -COOH. Chẳng hạn như CH2=CH−COOH;CH3-CH2-CH=CH-CH2-COOH;…

– Axit cacboxylic thơm: Gốc R là các hydrocacbon thơm. Chẳng hạn như C6H5COOH,CH3−C6H4−COOH,…

Ngoài ra, người ta có thể phân loại axit cacboxylic theo số nhóm -COOH, cụ thể như:

– Axit monocacboxylic: Trong công thức chỉ có 1 phân tử – COOH giống CH3COOH. – Axit cacboxylic đa chức năng: Trong phân tử có từ 2 nhóm -COOH trở lên. Chẳng hạn như axit malonic HOOC−CH2−COOH…

Một số axit cacboxylic

3. Tính chất đặc trưng của axit cacboxylic

4.1. Tính chất vật lý

– Độ hòa tan: Axit cacboxylic là chất phân cực.

+ Axit cacboxylic có số C từ 1 – 5: Tan trong nước.

+ Axit cacboxylic có số C lớn hơn nên ít tan trong nước. Vì khi chiều dài chuỗi alkyl tăng thì tính kỵ nước của axit tăng. Khi đó chúng thường tan trong các dung môi phân cực yếu như ete và rượu.

+ Muối của axit cacboxylic thường tan trong nước.

– Nhiệt độ sôi: So với nước và rượu, axit cacboxylic có nhiệt độ sôi cao hơn. Điều này là do diện tích bề mặt lớn hơn và có liên kết hydro ổn định hơn giữa các dimer. Để có thể làm bay hơi chúng cần một lượng nhiệt đáng kể để phá vỡ liên kết. Ví dụ, C2H5OH sôi ở 78,3 °C và axit axetic CH3COOH sôi ở 118 °C.

– Vị: Thông thường axit cacboxylic sẽ có mùi chua nồng. Nhưng este và một số biến thể của chúng có mùi dễ chịu và thường được sử dụng trong sản xuất nước hoa.

– Tính axit:

+ Theo lý thuyết axit-bazơ của Bronsted-Lowry, axit cacboxylic được phân thành các nhóm có khả năng cho proton H+. Có tính axit yếu, trong nước nó phân ly thành H3O+ và RCOO−. Tuy nhiên, tỷ lệ tách chỉ ở mức thấp. Ví dụ, trong 1 mol dung dịch axit axetic, chỉ có 0,4% axit axetic phân ly ở nhiệt độ phòng.

RCOOH ↔ RCOO- + H+

+ Nếu trong phân tử axit cacboxylic có thêm nguyên tố hoặc nhóm chức hút electron như flo, clo thì tính axit của nó sẽ mạnh hơn. Ngược lại, nếu phân tử axit cacboxylic chứa các nguyên tố hoặc nhóm chức nhường electron thì axit sẽ yếu hơn.

4.2. Tính chất hóa học

– Thể hiện tính axit: Tính axit mạnh hơn các hợp chất hữu cơ khác chứa nhóm hydroxyl nhưng có tính axit yếu hơn các axit vô cơ (axit clohiđric HCl, axit sunfuric H2SO4…). Cụ thể:

+ Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ hồng.

+ Phản ứng với bazơ: Tạo muối cacboxylat. Trong đó hydro của nhóm hydroxyl (-OH) được thay thế bằng cation kim loại.

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

+ Tác dụng với kim loại kiềm

CH3COOH + K → CH3COOK + H2

+ Phản ứng với muối:

CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O

+ Ngoài ra còn tác dụng với các oxit bazơ, muối cacbonat…

– Một số phản ứng khác của axit cacboxylic

+ Phản ứng este hóa khi xúc tác đậm đặc H2SO4:

R(COOH)x + R'(OH)t → Ry(COO)xyR’x + xyH2O (H2SO4, t0).

5. Ứng dụng của axit cacboxylic trong đời sống

Axit cacboxylic có nhiều ứng dụng khác nhau, tùy theo loại mà chúng sẽ được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như sau:

– Được sử dụng làm chất khử trùng, chất xử lý dệt và làm chất khử axit.

Axit cacboxylic được sử dụng làm chất khử trùng

– Dùng làm chất tăng hương vị và chất bảo quản, ngăn chặn nấm mốc, vi khuẩn phát triển trong thực phẩm, đồ uống.

– Dùng trong sản xuất nhựa xenlulo và este. Ngoài ra, axit axetic còn tạo vị chua cho giấm, thường được sử dụng ở nồng độ 5%.

– Dược phẩm: Aspirin – Các dược chất dùng trong ngành y tế cũng được điều chế từ axit axetic.

– Axit palmitic và axit stearic đóng vai trò quan trọng trong sản xuất xà phòng, mỹ phẩm, dược phẩm, nến và chất phủ bảo vệ. Ngoài ra, hóa chất này còn được sử dụng trong cao su nhân tạo.

– Axit acrylic được dùng làm este trong sản xuất polyme.

– Axit metacrylic đóng vai trò là este và bị polyme hóa tạo thành Lucite.

– Dùng trong sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa và dệt may.

Bài viết trên chia sẻ đến bạn đọc những kiến ​​thức về axit cacboxylic. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua website Labvietchem để được tư vấn.