Tổng hợp kiến thức về axit carboxylic

Axit carboxylic là hợp chất tồn tại rất nhiều trong tự nhiên có chứa nhóm carboxyl -COOH. Nó có công thức cấu tạo là gì? Các tính chất đặc trưng? Điều chế và các ứng dụng của nó đối với đời sống? Mọi câu hỏi sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây.

1. Axit cacboxylic là gì?

Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ, có chứa nhóm chức carboxyl với công thức tổng quát là R−COOH hoặc R−CO2H. Trong đó, R có thể là nguyên tố H hoặc 1 nhóm chức hydrocarbon như alkyl, alkenyl, aryl hoặc nhóm khác.

Nó tồn tại dưới các dạng khác nhau của đời sống, chẳng hạn như amino acid, axit axetic, axit citric,... Axit cacboxylic có nhiều vai trò quan trọng trong đời sống hằng ngày. 

Axit Cacboxylic là gì?

2. Các loại axit cacboxylic

Tuỳ theo vào từng đặc điểm cấu tạo của gốc H-C mà chúng được chia thành các loại phổ biến sau:

- Axit cacboxylic no: Bao gồm các gốc ankyl hoặc nguyên tử hidro liên kết với gốc carboxyl -COOH.Chẳng hạn như HCOOH; C2H5−COOH…

- Axit cacboxylic không no: Gốc H-C không no liên kết với nhóm -COOH. Chẳng hạn như CH2=CH−COOH;CH3-CH2-CH=CH-CH2-COOH;...

- Axit cacboxylic thơm: Gốc R là các hiđrocacbon thơm. Chẳng hạn như C6H5COOH,CH3−C6H4−COOH,...

Bên cạnh đó, người ta có thể phân loại các axit carboxylic theo số nhóm -COOH, cụ thể như:

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

Một số axit Cacboxylic 

3. Các tính chất đặc trưng của axit cacboxylic

4.1. Tính chất vật lý

- Độ tan: Axit carboxylic là chất có tính phân cực.

+ Các acid carboxylic có số C từ 1 - 5: Tan được trong nước. 

+ Các acid carboxylic có số C lớn hơn thì tính tan trong nước bị hạn chế. Bởi vì khi càng tăng độ dài chuỗi alkyl thì tính kỵ nước của axit càng tăng. Khi đó, chúng thường tan trong các dung môi có tính phân cực yếu như ether, alcohol.

+ Muối của các axit cacboxylic thì thường tan tốt trong nước.

- Nhiệt độ sôi: So với nước và ancol thì axit cacboxylic có nhiệt độ sôi lớn hơn. Nguyên nhân là do diện tích bề mặt lớn hơn và có liên kết hydro giữa các dimer ổn định hơn. Để có thể khiến chúng bay hơi cần có một nhiệt lượng đáng kể để phá vỡ các liên kết. Chẳng hạn như C2H5OH sôi ở 78,3 °C còn acid acetic CH3COOH sôi ở 118 °C.

- Mùi vị: Thông thường các axit cacboxylic sẽ có mùi chua nồng. Nhưng este và một số biến thể của chúng lại có mùi hương dễ chịu được ứng dụng phổ biến trong sản xuất nước hoa.

- Tính axit: 

+ Theo thuyết acid-base Bronsted-Lowry, acid carboxylic được phân thành nhóm có thể nhường proton H+. Thể hiện tính axit yếu, trong môi trường nước bị phân ly thành H3O+ và RCOO− . Tuy nhiên, tỉ lệ phân ly chỉ ở mức thấp. Chẳng hạn như trong 1 mol dung dịch acid acetic thì chỉ có 0.4% acid acetic bị phân li tại nhiệt độ phòng.

RCOOH ↔ RCOO- + H+

+ Nếu trong phân tử của acid carboxylic có tồn tại thêm các nguyên tố hoặc nhóm chức hút electron như flour hay clo thì tính axit của nó sẽ mạnh hơn. Còn ngược lại nếu trong phân tử của acid carboxylic có chứa các nguyên tố hay nhóm chức nhường electron, thì acid đó sẽ yếu hơn.

4.2. Tính chất hóa học

- Thể hiện tính axit: Có tính axit mạnh hơn so với các hợp chất hữu cơ khác có chứa nhóm hydroxyl nhưng tính axit thể hiện yếu hơn so với các axit vô cơ (axit clohydric HCl, axit sunfuric H2SO4…). Cụ thể như:

+ Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ hồng.

+ Phản ứng với bazo: Tạo ra muối cacboxylat. Trong đó hiđro 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

+ Bên cạnh đó, nó còn có tác dụng với oxit bazơ, muối cacbonat...

- Một số phản ứng khác của axit cacboxylic

+ Phản ứng este hoá khi có tác nhân xúc tác là H2SO4 đặc:

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

5. Ứng dụng của axit cacboxylic trong đời sống

Các axit cacboxylic có nhiều ứng dụng khác nhau, tùy vào từng loại, nó sẽ được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như sau:

-  Sử dụng làm chất khử trùng, chất xử lý vải dệt và làm chất khử axit.

Axit cacboxylic ứng dụng làm chất khử trùng

- Làm chất điều hương vị và chất bảo quản, ngăn ngừa nấm mốc, vi khuẩn phát triển trong thực phẩm và đồ uống .

-  Ứng dụng trong sản xuất nhựa xenlulo và este. Bên cạnh đó, axit axetic còn tạo vị chua cho giấm thường sử dụng ở nồng độ 5%. 

- Bào chế dược phẩm: Aspirin - Dược chất được sử dụng trong ngành y tế cũng được điều chế từ axit axetic.

- Axit palmitic và axit stearic đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp sản xuất xà phòng, mỹ phẩm, dược phẩm, nến và lớp phủ bảo vệ. Bên cạnh đó, hóa chất này còn được sử dụng trong cao su nhân tạo.

- Axit acrylic được sử dụng như là một este trong sản xuất polyme.

- Axit metacrylic hoạt động như một este và được polyme hóa để tạo thành Lucite.

- Ứng dụng trong sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa và dệt may.

Bài viết trên chia sẻ cho bạn đọc về những kiến thức về axit cacboxylic, nếu có điều gì băn khoăn, hãy liên hệ với chúng tôi qua website Labvietchem để được tư vấn.