Axit axetic (hay etanoic) là một axit hữu cơ, tồn tại ở dạng chất lỏng không màu hoặc tinh thể rắn, có mùi chua. Chúng ta có thể biết đến công dụng của axit axetic thông qua việc sử dụng nó trong sản xuất bia, rượu vang và trong quá trình sản xuất bằng vi khuẩn.
1. Axit axetic là gì?
Axit axetic là một hợp chất hữu cơ có tính axit mạnh, có công thức hóa học CH3CO2H (cũng viết là CH3COOH). Đây là loại hóa chất đã được sử dụng trong công nghiệp, sản xuất thực phẩm và y học từ lâu.
Ngoài ra, axit axetic còn có nhiều tên gọi khác nhau như etanoic, Hydro axetat (HAc), Ethylic acid, Axit metanecarboxylic, dấm, acetic acid, Acid ethanoic…
2. Tính chất vật lý axit axetic CH3COOH
Axit axetic CH3COOH có dạng chất lỏng không màu, có vị chua và hoàn toàn tan trong nước.
Các tính chất vật lý của axit axetic CH3COOH bao gồm:
- Khối lượng riêng: 1.049 g/cm3 (dạng lỏng), 1.266 g/cm3 (dạng rắn).
- Nhiệt độ nóng chảy: 16.5oC.
- Nhiệt độ sôi: 118.2oC.
- Axit axetic có khả năng hòa tan một lượng nhỏ photpho và lưu huỳnh khi đun nóng.
- Tan tốt trong xenlulozo và nitroxenlulozo.
Cấu tạo hóa học axit axetic
3. Tính chất hóa học của axit axetic
Nguyên tử hydro trong nhóm cacboxyl của axit axetic có khả năng cung cấp một proton H+, làm cho axit axetic có tính axit. Tuy nhiên, axit axetic là một axit yếu thuộc nhóm axit monoprotic. Dung dịch axit axetic ở nồng độ mol 1 M (như giấm ăn gia đình) có độ pH là 2.4, chỉ có 0.44% phân tử axit axetic bị phân ly.
Axit axetic là một dung môi phân cực với hằng số điện ly khoảng 6.2. Nó có khả năng hòa tan các hợp chất không phân cực như dầu, các nguyên tố lưu huỳnh, iot và các dung môi phân cực như nước, chloroform, hexan.
Axit axetic CH3COOH (etanoic) là một axit hữu cơ, mạnh hơn axit cacbonic. Nó được tạo thành bằng cách liên kết nhóm methyl CH3 với cacboxyl COOH.
Axit axetic tác dụng với bazo, cacbonat và bicacbonat để tạo ra axetat kim loại tương ứng, nước và cacbonic (phổ biến nhất là tạo axetat natri và CO2):
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2 + H2O
Trừ axetat crôm (II), tất cả các axetat khác đều tan trong nước.
Axit axetic cũng tác dụng với kiềm để tạo ra nước và ethanoat kim loại:
NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O
Khi bị phân hủy ở nhiệt độ cao hơn 440oC, axit axetic tạo thành các sản phẩm như cacbonic, metan hoặc etenon và nước.
Axit axetic cũng tác dụng với rượu để tạo thành este:
ROH + CH3COOH → CH3COOR + H2O
Ngoài ra, axit axetic có khả năng ăn mòn các kim loại và tạo ra khí hydro và các muối axetat:
Mg + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2
Nhôm có tính chất thụ động với axit axetic, bởi khi phản ứng, nhôm tạo ra lớp màng nhôm oxit bảo vệ bề mặt, ngăn chặn quá trình ăn mòn. Do đó, nhà sản xuất thường sử dụng bình chứa làm bằng nhôm để đựng axit axetic.
Axit axetic cũng tác dụng với halogen để thế vào gốc hydrocacbon (ở nhiệt độ 90-100oC):
Cl2 + CH3COOH → ClCH2COOH + HCl
Ngoài ra, axit axetic còn tác dụng với axetylen (ở nhiệt độ 70-80oC, với xúc tác thủy ngân) để tạo thành etyl diaxetat:
C2H2 + 2CH3COOH → CH3CH(OCOCH3)2
Axit axetic cũng tác dụng với amoniac để tạo thành amid:
NH3 + CH3COOH → NH3CH3COOHNH4
Phản ứng decacboxyl hóa của axit axetic với axeton (ở nhiệt độ và với xúc tác mangan oxit):
C2H2 + CH3COOH → CH2CHOCOCH3
4. Cách điều chế axit axetic CH3COOH
4.1. Cacbonyl hóa methanol
Axit axetic có thể được điều chế từ methanol thông qua quá trình carbonylation với cacbon monoxit:
CH3OH + CO → CH3COOH
Quá trình này gồm ba bước kỹ thuật với chất trung gian là iodometan. Xúc tác được sử dụng là phức chất kim loại.
4.2. Oxy hóa axetaldehyt
Trong công nghiệp, axit axetic CH3COOH được sản xuất từ butan CH3CH2CH2CH3 thông qua quá trình oxy hóa:
2CH3CH2CH2CH3 + 3O2 → 4CH3COOH + 2H2O
4.3. Phương pháp lên men trong điều kiện hiếu khí
4.3.1. Phương pháp lên men chậm
Quá trình lên men chậm axit axetic CH3COOH được thực hiện bằng cách đổ axit axetic vào thùng gỗ sồi có thể tích 250-300 lít, rồi đổ nước ép nho vào đến khi thùng được đầy 1/2 thể tích.
Quá trình lên men được tiến hành ở nhiệt độ thường trong vài tuần. Khi rượu còn chứa 0.3-0.5% axit axetic, chúng ta có thể lấy giấm ra và bổ sung thêm dinh dưỡng mới để duy trì chất lượng giấm.
4.3.2. Phương pháp lên men nhanh
Phương pháp lên men nhanh axit axetic CH3COOH được thực hiện bằng cách đưa axit axetic nồng độ 3-5% qua lớp phoi bào (lõi bắp) để thanh trùng và axit hóa vật liệu chất mang để vi sinh giống dễ phát triển.
Sau đó, chúng ta sử dụng nước vô trùng để rửa qua và nạp vi khuẩn axetic.
Dòng môi trường được thổi qua từ phía dưới lên thông qua hệ thống phân phối. Vi khuẩn sẽ oxy hóa rượu thành axit axetic, thẩm thấu qua màng tế bào và xuống đáy thiết bị lên men.
Quá trình lên men kéo dài từ 8-10 ngày ở nhiệt độ 24-37oC.
4.3.3. Phương pháp lên men chìm
Phương pháp lên men chìm axit axetic CH3COOH được thực hiện bằng cách đổ dung dịch lên men vào thiết bị và thổi khí mạnh vào. Quá trình này tạo ra dung dịch lên men và thể phù hợp.
4.3.4. Phương pháp kết hợp
Hệ thống lên men kết hợp bao gồm:
- Lớp trên cùng là lớp đệm chứa vi sinh vật.
- Lớp giữa là một thùng chứa dung dịch sau khi lên men chảy xuống.
- Tầng dưới đáy là hệ thống thổi khí.
Hàm lượng axit axetic trong dung dịch lên men thường không cao, khoảng 5-10%, và thường chứa các chất khác. Do đó, dung dịch sau lên men chỉ có thể sử dụng để chế biến thực phẩm. Đối với việc tăng hàm lượng axit axetic CH3COOH và làm sạch các tạp chất, người ta sử dụng phương pháp chưng cất.
5. Ứng dụng của axit axetic
Axit axetic có rất nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau trên toàn thế giới. Nó được sử dụng để sản xuất polyme, sơn, chất kết dính và là dung môi hòa tan các chất hóa học. Ngoài ra, axit axetic còn được sử dụng trong sản xuất và bảo quản thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất giấm. Mặc dù lượng axit axetic được sử dụng để làm giấm không chiếm tỷ lệ lớn trong tổng sản lượng, giấm lại là một sản phẩm phổ biến trong cuộc sống hàng ngày.
Ứng dụng axit axetic
Axit axetic có tính ứng dụng cao trong thực tế, và một trong những sản phẩm chính được làm từ axit axetic là giấm. Không chỉ là một loại gia vị giúp tạo độ chua dịu và tăng cường vị trong các món ăn, giấm còn mang lại rất nhiều lợi ích cho sức khỏe như:
5.1. Điều trị tiểu đường
Axit axetic có khả năng điều tiết lượng đường trong cơ thể và cải thiện độ nhạy cảm insulin, giúp kiểm soát lượng đường trong máu. Điều đó giúp điều trị tiểu đường hiệu quả và làm giảm chứng tăng huyết áp sau khi ăn.
5.2. Giảm cân
Giấm axetic có chất pectin giúp loại bỏ cholesterol từ cơ thể, ngăn chặn sự tích tụ mỡ và hạn chế hình thành mỡ trong cơ thể. Ngoài ra, giấm còn giúp giảm lượng calo và hạn chế cảm giác đói, giúp giảm cân một cách tự nhiên và an toàn.
5.3. Chống lão hóa
Axit axetic có tính chất chống oxy hóa, giúp ngăn ngừa sự lão hóa của cơ thể. Giấm axetic, đặc biệt là giấm táo, là một loại chất chống oxy hóa có thể được dùng để làm đẹp da mặt và bổ sung vào chế độ ăn hàng ngày.
5.4. Điều trị bệnh về thận và bàng quang
Axit axetic có khả năng làm tan sỏi trong thận. Tuy nhiên, cần sử dụng giấm axetic một cách hợp lý để tránh lạm dụng. Việc nuốt phải axit axetic có thể gây ăn mòn vùng miệng và đường tiêu hóa, gây ra nôn mửa, tiêu chảy và có thể nguy hiểm đến tính mạng.
6. Tác hại của axit axetic với con người
Việc tiếp xúc với hơi axit axetic có thể gây kích ứng mũi, cổ họng và phổi, và gây tổn thương nghiêm trọng đối với các lớp lót của cơ quan hô hấp, gây khó thở.
Nuốt phải axit axetic có thể gây ăn mòn vùng miệng và đường tiêu hóa, gây ra nôn mửa, tiêu chảy, rối loạn tuần hoàn, suy thận và nguy hiểm đến tính mạng.
Tiếp xúc với da có thể gây kích ứng, đau, tấy đỏ, mụn nước. Trường hợp nặng, có thể gây bỏng sau một vài phút tiếp xúc.
Vì vậy, khi sử dụng axit axetic cần phải tuân thủ các quy định an toàn và đúng cách sử dụng.
Xem thông tin chi tiết và mua sản phẩm với chất lượng đảm bảo tại wsc.edu.vn.
