Ancol – nhóm hợp chất hữu cơ được ứng dụng rất nhiều trong đời sống. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ ancol là gì? Công thức ancol là gì? Tính chất? Cách điều chế? Ứng dụng của ancol? Cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
Ancol là gì?
Định nghĩa
Ancol hay rượu là một hợp chất hữu cơ chứa nhóm –OH được gắn với một nguyên tử cacbon nhưng khi đến lượt nó thì lại gắn với một nguyên tử hydro hoặc cacbon khác.
Công thức tổng quát của ancol như sau:
- CxHyOz (x, y, z thuộc N*; y chẵn và 4 ≤ y ≤ 2x + 2, z ≤ x): thường được sử dụng khi viết phản ứng cháy.
- CxHy(OH)z hoặc R(OH)z: thường được dùng trong viết phản ứng xảy ra ở nhóm OH.
- CnH2n+2-2k-z(OH)z (k là số liên kết p + số vòng; còn n, z là các số tự nhiên với z ≤ n): thường được sử dụng khi viết các phản ứng cộng H2, Br2, khi biết được số chức, no hay không no…
Phân loại
Phân loại ancol theo số lượng hidroxyl
- Ancol đơn chức: có chứa một nhóm hidroxyl (-OH) trong phân tử.
- Ancol đa chức: có chứa nhiều hơn một nhóm hidroxyl (-OH) trong phân tử.
Phân loại theo gốc hydrocacbon
- Ancol no: các ancol có gốc hydrocacbon chỉ chứa liên kết đơn giữa các nguyên tử cacbon, tức là là không có liên kết đôi (không no).
- Ancol không no: các ancol có ít nhất một liên kết đôi (có thể là liên kết đôi kép hoặc là liên kết ba) trong gốc hydrocacbon.
- Ancol thơm: các ancol có gốc hydrocacbon có liên kết vòng hoặc là liên kết ba có mặt trong cấu trúc của chúng.
Phân loại theo bậc ancol
Bậc của nguyên tử C liên kết với nhóm -OH sẽ xác định bậc của ancol:
- Nếu như nguyên tử Cacbon này liên kết trực tiếp với nhóm -OH thì đó sẽ là ancol bậc 1.
- Nếu có một nguyên tử Cacbon khác nằm giữa nguyên tử Cacbon và nhóm -OH thì đó sẽ là ancol bậc 2.
- Ancol bậc 3 sẽ có hai nguyên tử Cacbon nằm giữa nhóm -OH và các vị trí bậc tương ứng khác.
Cách gọi tên
Ancol có thể gọi theo tên thường gọi là hoặc tên danh pháp (IUPAC), cụ thể như sau:
Tên thường gọi
Công thức: Tên thường gọi = Ancol (rượu) + Tên gốc ankyl + ic
Ví dụ:
- CH3-OH: Ancol metylic.
- CH3-CH2-CH2-OH: Ancol butylic.
Ngoài ra một số ancol sẽ có tên đặc biệt như:
- H2OH-CH2OH: Etilenglicol.
- CH2OH-CHOH-CH2OH: Glixerin hay Glixerol.
- CH3-CH(CH)3-CH2-CH2OH: Ancol Isoamylic
Tên danh pháp
Công thức: Tên thay thế = Tên gọi hidrocacbon tương ứng + Chỉ số chỉ vị trí nhóm OH + ol.
Trong đó:
- Mạch chính của ancol chính là mạch cacbon dài nhất liên kết với nhóm -OH.
- Các nguyên tử sẽ cacbon được đánh số thứ tự từ phía gần nhóm -OH hơn.
Ví dụ:
- CH3CH2OH: Ethanol.
- CH3CH(CH3)CH2OH: 2-methyl propan-2-ol.
Tính chất của ancol là gì?
Tính chất vật lý
- Trạng thái tồn tại: Ancol có số lượng C ít thì thưởng ở dạng lỏng, ở nhiệt độ phòng. Trong khi đó ancol có số lượng C cao thì sẽ ở dạng rắn.
- Độ nhớt: Rượu metylic, rượu etylic và rượu isopropyl đều là những chất lỏng độ nhớt thấp, có mùi trái cây. Các loại cồn cao hơn như là ancol chứa từ 4 – 10 C thì hơi nhớt và sẽ có mùi trái cây nặng hơn.
- Độ tan: Do cấu tạo có nhóm hydroxyl nên làm cho ancol có tính phân cực. Những nhóm này có thể hình thành nên liên kết hydro liên phân tử. Vì vậy, liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử nước và rượu sẽ làm cho rượu hòa tan trong nước.
Tuy nhiên, nhóm alkyl gắn với nhóm hydroxyl thì có bản chất kỵ nước. Do đó, độ hòa tan của rượu sẽ giảm khi chúng ta tăng kích thước của nhóm alkyl. Ví dụ: methanol, ethanol và propanol có thể hòa tan được trong nước. Còn butanol thì chỉ có thể hòa tan vừa phải trong nước.
- Nhiệt độ sôi: Do có liên kết hydro nên ancol có xu hướng có nhiệt độ sôi cao hơn so với hidrocacbon và ete tương ứng. Điểm sôi của rượu etanol là 78,29°C, so với hidrocacbon hexan (69°C) và đối với dietyl ete (34,6°C).
Tính chất hóa học
Phản ứng cùng kim loại kiềm
Phản ứng của Na với ancol như sau: R(OH)z+ zNa → R(ONa)z + z/2H2
Hầu như không phản ứng cùng NaOH, ngược lại thì natri ancolat sẽ bị phân hủy hoàn toàn như sau: R(ONA)z + zH2O → R(OH)z + zNaOH
Phản ứng với axit
- Phản ứng với axit vô cơ HX
CnH2n+2-2k-z(OH)z + (z + k)HX → CnH2n + 2 – zXz + k
Trong đó: Số nguyên tử X sẽ bằng tổng của số nhóm H với số liên kết pi.
- Với axit hữu cơ
ROH + R’COOH ↔ R’COOH + H2O
yR(OH)x + xR’(COOH)y ↔ R’x(COO)xyRy + xyH2O
Lưu ý:
- Phản ứng sẽ diễn ra trong điều kiện môi trường axit và được đun nóng.
- Phản ứng có tính thuận nghịch nên cần phải chú ý đến chuyển dịch cân bằng.
Phản ứng tách nước
Tách nước từ một phân tử ancol tạo anken của ancol no, đơn chức và mạch hở:
CnH2n+1OH → CnH2n + H2O (H2SO4 đặc và nhiệt độ > 170 độ C)
Điều kiện: Ancol tham gia phản ứng có Ha.
- Nếu như là ancol no và đơn chức, mạch hở không tách nước tạo anken thì nó là loại không có Ha.
- Nếu một ancol tách nước tạo thành hỗn hợp nhiều anken thì đó sẽ là ancol bậc cao và có mạch C không đối xứng qua Cacbon liên kết với nhóm OH.
Nhiều ancol tách nước sẽ tạo thành một anken thì xảy ra một số khả năng như sau:
- Có loại không tách nước.
- Các ancol tham gia phản ứng là đồng phân của nhau.
- Phản ứng tách nước đặc biệt:
CH2OH-CH2OH → CH3CHO + H2O
CH2OH-CHOH-CH2H → CH2=CH-CHO + H2O
Tách nước từ hai phân tử ancol tạo ete:
ROH + ROH → ROR + H2O (H2SO4 đặc, ở 140 độ C)
Lưu ý:
- Từ n ancol khác nhau chúng ta sẽ thu được n.(n+1)/2 ete. Trong đó sẽ có n ete đối xứng.
- Nếu như tách nước thu được những ete có số mol bằng nhau thì các ancol tham gia vào phản ứng đó cũng có số mol bằng nhau. Ta có: nancol = 2.nete = 2.nH2O; nancol = mete + nH2O + mancol dư.
Phản ứng oxy hóa
Trường hợp 1: Oxy hóa hoàn toàn
CxHyOz + (x + y/4 – z/2)O2 → xCO2 + y/2H2O
Lưu ý:
Phản ứng đốt cháy của ancol có đặc điểm tương tự như là phản ứng đốt cháy hidrocacbon tương ứng.
- Nếu như đốt cháy ancol cho nH2O > nCO2 thì ancol được mang đi đốt cháy sẽ là ancol no. Ta có: nAncol = nH2O – nCO2.
- Trong trường hợp đốt cháy ancol cho nH2O > 1,5.nCO2 thì ancol sẽ là CH3OH. Chỉ có H4 cùng CH3OH là có tính chất này (không kể amin).
Khi thực hiện đốt cháy 1 hợp chất hữu cơ X thấy nH2O > nCO2 thì chất đó sẽ là ankan, ancol no, mạch hở hoặc sẽ là ete no mạch hở (có cùng công thức đó là CnH2n+2O4).
Trường hợp 2: Oxi hóa không hoàn toàn
- Ancol bậc 1 phản ứng với CuO thì sẽ tạo ra andehit:
RCH2OH + CuORCHO + Cu + H2O
- Ancol bậc 2 phản ứng với CuO thì sẽ tạo ra xeton:
RCHOHR + CuO – RCOR’ + Cu + H2O
- Ancol bậc 3 thì không bị oxy hóa bởi CuO.
Lưu ý: mchất rắn giảm = mCuO phản ứng – mCu Tạo thành = 16.nancol đơn chức
Cách điều chế ancol là gì?
- Thực hiện dẫn xuất halogen
CnH2n+2-2k-xXx + xMOH → CnH2n+2-2k-x(OH)x + xMX
- Cộng nước vào anken để tạo ra được ancol no, đơn chức và mạch hở. Phản ứng được tuân theo quy tắc cộng Maccopnhicop nên nếu anken là đối xứng thì phản ứng sẽ chỉ tạo ra 1 ancol.
CnH2n + H2O → CnH2n+1OH(H+)
- Trong môi trường kiềm, chúng ta tiến hành thủy phân este như sau:
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
- Cộng H2 vào andehit hay xeton:
RCHO + H2 → RCH2OH (Ni, to)
RCOR’ + H2 → RCHOHR’ (Ni, to)
- Sử dụng dung dịch KMnO4 để oxi hóa hợp chất có nối đôi:
3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH-CH2OH + 2KOH + 2MnO2
Ứng dụng của ancol là gì?
Ancol – hợp chất hữu cơ đa chức, không chỉ có các tính chất hóa học phức tạp mà nó còn được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, có thể kể đến như:
- Nhiên liệu
Ethanol và methanol là 2 loại ancol phổ biến được sử dụng như là nhiên liệu cho xe ô tô và các ứng dụng công nghiệp khác. Ethanol thường được sử dụng để làm phần trộn trong xăng (E10 hoặc E85). Còn methanol được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
- Dược phẩm
Nhiều ancol đã được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm như: làm dung môi cho các dược phẩm hoặc là trong quá trình sản xuất thuốc.
- Công nghiệp hóa chất
Ancol được sử dụng trong sản xuất hóa chất khác nhau như: acetic acid, glycol cùng nhiều hợp chất hữu cơ khác.
- Dung môi
Các ancol thường được sử dụng để làm dung môi trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp, đặc biệt đó là ethanol và isopropanol.
- Chất tạo màu và hương vị
Ethanol cũng được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và đồ uống để tạo ra màu và hương vị cho các sản phẩm như rượu vang hay bia.
- Công nghiệp làm sạch
Ancol được sử dụng trong sản xuất sản phẩm làm sạch hay chất tẩy rửa như rubbing alcohol (isopropanol).
- Công nghiệp sơn và mực in
Methanol thường được sử dụng chủ yếu trong sản xuất sơn và mực in.
- Thức uống giải trí
Ethanol là thành phần chính của nhiều loại đồ uống có cồn và nó cũng là một chất gây nghiện.
- Sản xuất thực phẩm
Ancol có thể được sử dụng trong quá trình sản xuất thực phẩm như: làm nguyên liệu cho việc nấu nướng hay nước ép trái cây, cụ thể:
Tạo ra đồ uống có cồn: Ethanol chính là thành phần chính của nhiều loại đồ uống có cồn như rượu vang, bia, rượu mạnh hay các loại đồ uống có cồn khác. Quá trình lên men đường để sản xuất ra rượu là một ví dụ về việc sử dụng ethanol trong công nghiệp thực phẩm.
Làm nguyên liệu cho việc nấu nướng: Ethanol thường sử dụng trong việc nấu nướng và làm thực phẩm, đặc biệt là trong khi nấu món thịt và hải sản. Nó có thể được sử dụng để tạo mùi cũng như vị riêng biệt cho các món ăn.
Nước ép trái cây và nước trái cây có cồn: Ethanol thường được sử dụng trong việc sản xuất nước ép trái cây hoặc nước trái cây có cồn. Nó có khả năng giữ cho sản phẩm được tươi ngon, bảo quản tốt màu sắc và hương vị.
Có thể bạn quan tâm:
Halogen là gì? Các tính chất, đặc điểm và ứng dụng của halogen
Amoniac(NH3) là gì? Tìm hiểu tính chất hóa học và cách điều chế
Trên đây là những thông tin liên quan đến ancol là gì. Ancol có ứng dụng rất đa dạng trong nhiều ngành công nghiệp cũng như các lĩnh vực khác trong cuộc sống hàng ngày. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan hơn về hợp chất này.
