Tính chất hóa học và ứng dụng của ancol

Giới thiệu về ancol

Ancol là hợp chất hữu cơ chứa nhóm hydroxyl (-OH) liên kết với nguyên tử cacbon bất no. Công thức tổng quát của ancol là R-OH, trong đó R là gốc hydrocarbon no, không no hoặc thơm. Ancol được xem như dẫn xuất của hydrocarbon, khi một hoặc nhiều nguyên tử H trong phân tử hydrocarbon được thay thế bởi nhóm -OH.

Căn cứ vào số nguyên tử cacbon có trong phân tử, ancol được phân loại thành:

• Ancol một chức: Có công thức CnH2n+1OH
• Ancol đa chức: Có hai hoặc nhiều nhóm -OH trong phân tử

Tùy thuộc vào tính chất của gốc hydrocarbon, ancol được chia thành 3 loại: ancol no, ancol không no và ancol thơm.

Ancol có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Chúng được sử dụng làm dung môi, chất pha chế, nguyên liệu sản xuất hóa chất và các sản phẩm thiết yếu khác.

Tính chất hóa học của ancol

Tính chất của nhóm -OH

Nhóm -OH trong ancol có tính acid và tính bazơ yếu. Do đó, ancol thể hiện cả tính chất của axit và bazơ, nhưng ở mức độ yếu hơn nhiều so với axit và bazơ thông thường.

• Tính acid của ancol
  • Phản ứng với kim loại kiềm, tạo ra muối ancolat và giải phóng hidro:
  • R-OH + Na → R-O-Na+ + H2
  • Phản ứng với axit, tạo ra este và nước:
  • R-OH + HX → R-O-X + H2O
• Tính bazơ của ancol
  • Phản ứng với axit, tạo ra muối của ancol và nước:
  • R-OH + HCl → R-OH2+Cl-

Phản ứng thế

Nhóm OH của ancol dễ bị thế bởi các nhóm khác, tạo ra các dẫn xuất của ancol:

• Thế bởi halogen, tạo ra halogenua alkyl:
  • R-OH + HCl → R-Cl + H2O
• Thế bởi gốc axit, tạo ra este:
  • R-OH + HCOOH → R-COOCH3 + H2O
• Thế bởi gốc ancol khác, tạo ra ether:
  • R-OH + R'-OH → R-O-R' + H2O

Phản ứng oxi hóa

Dưới tác dụng của các chất oxi hóa mạnh, ancol bị oxi hóa thành các hợp chất carbonyl tương ứng:

• Oxi hóa mềm, tạo ra aldehyd:
  • R-CH2OH + [O] → R-CHO + H2O
• Oxi hóa mạnh, tạo ra axit cacboxylic:
  • R-CH2OH + 2[O] → R-COOH + H2O

Phản ứng trùng hợp vòng

Ở điều kiện acid, ancol có khả năng trùng ngưng tụ với chính nó hoặc với các ancol đa chức khác, tạo thành hợp chất vòng có cấu trúc ổn định.

Ví dụ, trùng ngưng của ancol etylic:

• 2CH2=CH-OH → CH2-CH2
O

Tính chất vật lý của ancol

Tính chất lý hóa

• Ancol là chất lỏng không màu (trừ ancol mạch hở) ở điều kiện thường, tan trong nước và hòa tan được nhiều chất khác.
• Nhiệt độ sôi và khối lượng phân tử của ancol tăng dần theo số nguyên tử C tăng.
• Ancol kém bay hơi hơn các hiđrocacbon tương ứng do có liên kết H giữa các phân tử.

Tính chất vật lý

• Ancol là chất lỏng, chất rắn khi số C tăng.
• Có mùi đặc trưng, nhẹ hơn hidrocacbon.
• Khó cháy hơn hidrocacbon.
• Ít tan trong nước hơn nước nhưng hòa tan tốt hơn hidrocacbon.
• Dễ trộn lẫn với các dung môi hữu cơ khác.

Cách đặt tên ancol

Cách đặt tên ancol tương tự như cách đặt tên hidrocacbon, sau đó thêm đuôi -ol vào tên gốc tương ứng.

Một số quy tắc đặt tên ancol:

• Ancol no đơn chức: đặt tên theo gốc alkyl tương ứng và thêm đuôi -ol.
• Ancol no đa chức: đặt tên bằng cách thêm tiền tố (số lượng nhóm OH) và hậu tố (vị trí nhóm OH) vào tên gốc.
• Ancol không no đơn chức: thay thế đuôi -e của anken bằng -ol.
• Ancol thơm: dùng tên thơm thay thế tên alkyl.

Một số ví dụ về tên gọi của ancol:

• CH3OH: Ancol metan
• C2H5OH: Ancol etylic
• CH3CH(OH)CH3: 2-Propanol
• C6H5OH: Ancol benzylic

Cách điều chế ancol

Có nhiều phương pháp để tổng hợp ancol trong phòng thí nghiệm cũng như công nghiệp, bao gồm:

Thủy phân este

Là phương pháp điều chế ancol quan trọng và được ứng dụng rộng rãi. Cơ chế phản ứng:

• RCOOR' + H2O → RCOOH + R'OH

Trong đó R và R' là các gốc hydrocarbon.

Hydrat hóa anken

Là phản ứng cộng H2O vào anken để tạo ancol. Cơ chế:

• CH2=CH2 + H2O → CH3-CH2OH

Điều kiện: Axit loãng, xúc tác.

Khử cacbonyl bằng hydrot thủy phân

Là phản ứng khử các hợp chất cacbonyl (aldêhít, xeton) thành ancol bằng H2 dư, xúc tác Ni, nhiệt độ cao:

• RCHO + H2 → RCH2OH
• RCOR' + H2 → RCH2OH + R'CH2OH

Các phương pháp khác

Ngoài các phương pháp trên, ancol còn có thể được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng của Grignard, phản ứng axit hóa anken...

Ứng dụng của ancol

Với các tính chất vật lý, hóa học đặc biệt, ancol được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống.

Làm dung môi

Nhờ tan được nhiều chất, ancol được dùng làm dung môi hòa tan sơn, nhựa, mỹ phẩm, thuốc nhuộm...

Sản xuất hóa chất

Ancol là nguyên liệu ban đầu quan trọng để sản xuất ra nhiều hợp chất hữu cơ khác như ete, este, axit béo...

Chế biến thực phẩm

Một số loại ancol như ancol etylic, ancol izopropyl... được dùng để bảo quản thực phẩm.

Sản xuất nhiên liệu

Ancol etylic sau khi lên men tạo ra rượu vang, rượu mạnh. Đốt cháy rượu này thu được nhiệt lượng lớn.

Sản xuất thuốc, mỹ phẩm

Glyxerin được chiết xuất từ ancol được dùng làm nguyên liệu cho mỹ phẩm, kem dưỡng da. Cồn cũng được sử dụng trong sản xuất thuốc sát trùng.

Như vậy, ancol có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất. Hiểu rõ các tính chất của ancol sẽ giúp khai thác, sử dụng chúng một cách hiệu quả và an toàn hơn.

Các bạn có thể tham khảo thêm nguồn khác: