Hình 1.4. Liên kết giữa hai phân tử acid acetic

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Hình 1.4. Liên kết giữa hai phân tử acid acetic Cấu trúc tinh thể của acid acetic cho thấy các phân tử nhị trùng liên kết bởi các liên kết hydro. Các chất nhị trùng cũng có thể được phát hiện ở dạng hơi ở 1200C. Chúng cũng có mặt ở phần lỏng của các dung dịch loãng trong các dung môi không có liên kết hydro, và một mức độ nhất định trong acid acetic tinh khiết, nhưng bị phá vỡ trong các dung môi có liên kết hydro. Enthalpy phân ly của các chất này ước tính khoảng 65,0–66,0 kJ/ mol, và entropy phân ly khoảng 154–157 J mol−1 K−1 . Cách thức nhị trùng này cũng có thể hiện ở các acid cacboxylic khác. Acid acetic lỏng là dung môi protic dính ướt (phân tử phân cực), tương tự như ethanol và nước. Với hằng số điện môi trung bình khoảng 6.2, nó có thể hoà tan không chỉ trong các hợp chất phân cực như các muối vô cơ và các loại đường mà nó còn có khả năng hòa tan trong các hợp chất không phân cực như dầu, và các nguyên tố như lưu huỳnh và io t. Nó cũng có thể hòa trộn với các dung môi phân cực và không phân cực khác như nước, chloroform, và hexan. Đối với các ankan cao phân tử (từ octan trở lên) acid acetic không có khả năng trộn lẫn một cách hoàn toàn, và khả năng trộn lẫn tiếp tục giảm khi số n-ankan càng lớn. Tính chất hòa tan và độ trộn lẫn của acid acetic làm cho nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Các phản ứng hóa học Acid acetic có thể ăn mòn các kim loại như sắt, mangan và kẽm sinh ra khí hydro và các muối kim loại tương ứng gọi là các acetate. Nhôm khi tiếp xúc với oxy sẽ tạo thành một màng mỏng nhôm oxit trên bề mặt làm cho nó có khả năng chống lại một cách tương đối sự ăn mòn của acid, điều

31

này cho phép các bình chứa bằng nhôm có thể dùng để vận chuyển acid 3 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL acetic. Các acetate kim loại cũng có thể được điều chế từ acid acetic và một bazơ tương ứng, như phản ứng phổ biến là “natri bicacbonat + giấm”. Chỉ trừ crôm(II) acetate, thì hầu hết các acetate còn lại đều có thể hòa tan trong nước. Mg(r) + 2CH3COOH(l) → (CH COO)2Mg(dd) + H2(k) NaHCO3(r) + CH3COOH(dd) → CH3COONa(dd) + CO2(k) + H2O(l) Acid acetic có thể tạo phản ứng hóa học đặc trưng của nhóm acid cacboxylic như tạo ra nước và ethanoat kim loại khi phản ứng với kiềm; tạo ra ethanoat kim loại khi phản ứng với kim loại; và tạo ra ethanoat kim loại, nước và cacbon dioxit khi phản ứng với các cacbonat và bicacbonat. Phản ứng đặc trưng nhất là tạo thành ethanol, và tạo thành các dẫn xuất như acetyl clorua bằng cách thay thế nhóm -OH bởi -Cl. Các dẫn xuất thay thế khác như anhydrid acetic; anhydrid này được tạo ra theo phản ứng trùng ngưng rách phân tử nước từ hai phân tử của acid acetic. Các este của acid acetic tương tự có thể được tạo ra bởi este hóa, và các amid. Khi nung trên 4400C, acid acetic phân hủy tạo ra cacbon dioxit và metan, hoặc tạo ra ethenon và nước. Acid acetic có thể được nhận biết bởi mùi đặc trưng của nó. Phản ứng biến đổi màu đối với các muối của acid acetic là cho tác dụng với dung dịch sắt (III) clorua, phản ứng này tạo ra màu đỏ đậm sau khi acid hóa. Khi nung nóng các acetate với arsen trioxit tạo ra cacodyl oxit, chất này có thể được nhận biết bởi các hơi có mùi hôi. b. Rượu ethanol * Tính chất vật lý Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 150C), dễ bay hơi (sôi ở nhiệt độ 78,390C), hóa rắn ở -114,150C, tan trong

32

nước vô hạn, tan trong ete và clorofom, hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời. Sở dĩ rượu etylic tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este hay aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử rượu với nhau và với nước. Ethanol có tính khúc xạ hơi cao hơn so với của nước, với hệ số khúc xạ là 1,36242 (ở λ=589,3 nm và 18,350C). Điểm ba trạng thái của ethanol là 150K ở áp suất 4,3 × 10−4 Pa. * Tính chất dung môi Ethanol là một dung môi linh hoạt, có thể pha trộn với nước và các dung môi hữu cơ khác như acid acetic, aceton, benzene, carbon tetrachlorua, chloroform, dietyl ete, etylen glycol, glycerol, nitrometan, pyridine và toluene. Nó cũng có thể trộn với các hydrocarbon béo nhẹ như pentan, hexan và với các clorua béo như trichloroetan, tetrachloroetylen. Tính hòa tan của ethanol với nước trái ngược với tính không thể trộn lẫn của các chất cồn có chuỗi dài hơn (có từ 5 nguyên tử cacbon trở lên), tính chất không thể trộn lẫn này giảm mạnh khi số nguyên tử cacbon tăng. Sự trộn lẫn của ethanol với các ankan chỉ xảy ra ở những ankan đến undecan, hòa trộn với dodecan và các ankan cao hơn thể hiện một khoảng cách trộn lẫn ở một nhiệt độ nhất định (khoảng 130C đối với dodecan). Khoảng cách trộn lẫn có khuynh hướng rộng hơn với các ankan cao hơn và nhiệt độ cao hơn để tăng tính hòa trộn toàn bộ. Hỗn hợp ethanol - nước có thể tích nhỏ hơn tổng thể tích thành phần với một tỷ lệ nhất định. Khi trộn lẫn cùng một lượng ethanol và nước chỉ tạo thành 1,92 thể tích hỗn hợp. Hỗn hợp ethanol và nước có tính tỏa nhiệt với lượng nhiệt lên đến 777 J/mol ở nhiệt độ 298 K (250C). Hỗn hợp ethanol và nước tạo thành một azeotrope với tỷ lệ mol 89% ethanol và 11% mol nước hay một hỗn hợp 96% thể tích ethanol và 4% nước ở áp suất bình thường và nhiệt độ 351 K. Thành phần azeotropic phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, áp suất và biến mất ở nhiệt độ dưới 303 K. Các liên kết hydro làm cho ethanol nguyên chất có tính hút ẩm, chúng sẵn sàng hút hơi nước trong không khí. Sự phân cực tự nhiên của nhóm chức hydroxyl làm cho ethanol có thể hòa tan một số hợp chất ion như natri hydroxit và kali hydroxit, magiê clorua, canxi clorua, ammoni clorua, ammoni bromua

33

và natri bromua. Natri clorua và kali clorua ít tan trong ethanol do phân tử H DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ethanol có một đầu không phân cực, nó cũng sẽ hòa tan các hợp chất không phân cực, gồm hầu hết tinh dầu và nhiều chất hương liệu, màu và thuốc. * Tính chất hóa học Tính chất hóa học của ethanol được quyết định bởi cấu trúc phân tử. Tính chất của một rượu đơn chức Phản ứng thế với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Ví dụ: 2C2H5OH + 2Na => 2C2H5ONa + H2 Phản ứng este hóa, phản ứng giữa rượu vàacidvới môi trường làacid sulfuric đặc nóng tạo ra este. Ví dụ: C2H5OH + CH3COOH => CH3COOC2H5 + H2O Phản ứng loại nước như tách nước trong một phân tử để tạo thành olefin, trong môi trườngacid sulfuric đặc ở 1700C: C2H5OH => C2 4 + H2O Hay tách nước giữa 2 phân tử rượu thành ether C2H5OH + C2H5OH => C2H5-O-C2H5 + H2O Phản ứng oxy hóa, trong đó rượu bị oxy hóa theo 3 mức: thành aldehyde, acid hữu cơ và oxy hóa hoàn toàn (đốt cháy) thành CO2 và H2O. Ví dụ ở mức 1, trong môi trường nhiệt độ cao: CH3-CH2-OH + CuO => CH3-CHO + Cu + H2O Mức 2, có xúc tác: CH3-CH2-OH + O2

=> CH3-COOH + H2O Mức 3:

C2H5OH + 3O2 => 2CO2 + 3 H2O

Phản ứng riêng Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ Cu + Al2O3 ở 380 - 4000C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại nước 2C2H5OH => CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2