Viết PT hoàn thành dãy chuyển hóa sau Tinh bột→Glucozo→ Rượu etylic→Axit axetic

Câu hỏi: Viết PT hoàn thành dãy chuyển hóa sau Tinh bột→Glucozo→ Rượu etylic→Axit axetic?

Lời giải:

PTHH

Khi lên men gạo, sắn, ngô (đã nấu chín) hoặc quả nho, quả táo... người ta thu được rượu etylic và sản xuất được  Axit axetic (giấm) . Vậy các em cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn nhé:

Axit axetic có công thức phân tử là CH₃COOH là một loại chất lỏng không màu, có vị chua và tan vô hạn trong nước. Dung dịch axit axetic có nồng độ từ 2 - 5% được dùng làm giấm ăn. Đây là một loại axit yếu, yếu hơn các axit khác như: HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₂SO₄ nhưng mạnh hơn axit cacbonic.

1. Tính chất vật lý axit axetic CH₃COOH

Axit axetic CH₃COOH là chất lỏng không màu, có vị chua và tan hoàn toàn trong nước.

Khối lượng riêng: 1.049 g/cm³ (l), 1.266 g/cm³ (s).

Nhiệt độ nóng chảy: 16.5^oC.

Nhiệt độ sôi: 118.2^oC.

Nhiệt độ sôi của axit axetic CH₃COOH lớn hơn rượu dùng chúng cùng phân tử khối do sự liên kết bền vững của các phân tử hydro.

Khi đun nóng, axit axetic có thể hòa tan một lượng nhỏ photpho và lưu huỳnh.

Tan tốt trong xenlulozo và nitroxenlulozo.

2. Tính chất hóa học của axit axetic

- Nguyên tử hydro trong nhóm cacboxyl có thể cung cấp một proton H⁺, làm chúng có tính chất axit, tuy nhiên, axit axetic là một axit yếu thuộc nhóm axit monoprotic. Dung dịch có nồng độ mol 1 M (giấm ăn trong gia đình) có độ pH là 2.4, tức chỉ có 0.44 % phân tử axit axetic bị phân ly.

- Axit axetic lỏng là 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 tào thành bằng việc 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 natri bicacbonat với giấm ăn):

NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + CO₂ + H₂O

- Trừ crom (II) axetat, tất cả các axetat khác đều tan được trong nước.

- Tác dụng với kiềm tạo ra nước và ethanoat kim loại:

NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O

- Axit axetic phân hủy ở nhiệt độ lớn hơn 440^oC tạo thành cacbonic, metan hoặc ethenon và nước.

- Tác dụng với rượu tạo thành este:

ROH + CH₃COOH → CH₃COOR + H₂O

- Axit axetic làm ăn mòn các kim loại và tạo ra khí hydro và các muối axetat:

Mg + 2CH₃COOH →  (CH₃COO)₂Mg + H₂

- Nhôm thụ động với axit axetic do khi phản ứng, nó tạo ra lớp màng mỏng nhôm oxit trên bề mặt, ngăn chặn sự ăn mòn. Vì vậy, các nhà sản xuất vẫn thường dùng bình chứa bằng nhôm để đựng dung dịch này.  

- Phản ứng thế halogen vào gốc hydrocacbon ( 90 - 100^oC):

Cl₂ + CH₃COOH → ClCH₂COOH + HCl

- Tác dụng với axetylen (xúc tác thủy ngân, nhiệt độ 70 - 80^oC) thành etyl diaxetat:

C₂H₂ + 2CH₃COOH → CH₃CH(OCOCH₃)₂

- Tác dụng với amoniac tạo thành amid:

NH₃ + CH₃COOH → NH₃CH₃COOHNH₄

- Phản ứng decacboxyl hóa thành axeton (Xúc tác mangan oxit, nhiệt độ):

C₂H₂ + CH₃COOH → CH₂CHOCOCH₃

3. Điều chế axit axetic CH₃COOH

3.1. Cacbonyl hóa methanol

Methanol tác dụng với cacbon monoxit tạo thành axit axetic:

CH₃OH + CO → CH₃COOH

Quá trình liên quan đến chất trung gian iodometan, xúc tác là phức chất kim loại với 3 bước sau:

CH₃OH + HI → CH₃I + H₂O

CH₃I + CO → CH₃COI

CH₃COI + H₂O → CH₃COOH + HI

3.2. Oxy hóa axetaldehyt

Trong công nghiệp, Axit axetic CH₃COOH được sản xuất từ butan C₄H₁₀ có xúc tác và nhiệt độ

2C₄H₁₀ + 3O₂ → 4CH₃COOH+ 2H₂O

3.3. Phương pháp lên men trong điều kiện hiếu khí

a, Phương pháp lên men chậm

Cho axit axetic CH₃COOH vào thùng gỗ sồi thể tích 250- 300l, trống 1/5 thể tích lượng axit axetic rồi đổ thêm nước ép nho vào đến khi được ½ thùng.

Tiến hành lên men ở nhiệt độ thường. Quá trình kéo dài vài tuần. Kiểm tra rượu còn 0.3- 0.5% thì lấy giấm ra, bổ sung thêm dinh dưỡng mới vì nếu để lâu, chất lượng giấm sẽ giảm.

Điều chế axit axetic từ nước nho

b. Phương pháp lên men nhanh

Cho axit axetic nồng độ 3- 5% chảy qua lớp phoi bào (lõi bắp) để thanh trùng và axit hóa vật liệu chất mang để vi sinh giống dễ thích nghi.

Sử dụng nước vô trùng rửa qua và nạp giống vi khuẩn axetic.

Cho dòng môi trường từ trên xuống qua hệ thống phân phôi đồng thời thổi khí từ dưới lên.

Vi khuẩn sẽ oxy hóa rượu thành axit axetic CH₃COOH, thẩm thấu qua màng tế bào ra ngoài, theo dung dịch xuống đáy thiết bị lên men.

Quá trình kéo dài từ 8- 10 ngày ở 24- 37^oC.

c. Phương pháp lên men chìm

Cho dung dịch lên men vào thiết bị và thổi khí mạnh vào.

Thể huyền phù và dung dịch lên men được tạo ra.

d. Phương pháp kết hợp

Hệ thống lên men 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 có trong dịch lên men thường không cao, trong khoảng 5-10 % và thường lẫn với các chất khác, do đó, dịch sau lên men chỉ có thể sử dụng để chế biến thực phẩm.

Để nâng hàm lượng axit axetic CH₃COOH cũng như làm sạch các tạp chất, người ta sử dụng phương pháp chưng cất.

4. Ứng dụng của axit axetic CH₃COOH trong thực tiễn

Hơn 60 % axit axetic CH₃COOH được dùng trong các polyme tổng hợp từ vinyl axetat hoặc xenlulozo este. Các vinyl axetat phần lớn được dùng trong công nghiệp sơn, giấy bọc và nhựa plastic.

Ứng dụng của axit axetic trong đời sống

Dẫn xuất của axit axetic được sử dụng rộng rãi như:

- Aluminum axetat: Al(OH)₂CO₂CH₃ dùng làm thuốc nhuộm vải.

- Muối amoni axetat CH₃CO₂NH₄ được sử dụng để sản xuất axetamid- một chất dung môi, giúp lợi tiểu và toát mồ hôi trong y học.

- Muối Kali dùng trong công nghiệp sơn.

- Metyl axetat dùng làm dung môi cho xenlulozo nitrat, este và các hợp chất khác.

- N- butyl axetat dùng làm dung môi trong công nghiệp sơn và gốm sứ.

- Axit phenylaxetic dùng trong công nghiệp nước hoa và tổng hợp penicinil.

- Dung dịch axit axetic băng loãng dùng trong các phòng thí nghiệm lâm sàng để dung giải hồng cầu và đếm bạch cầu.

5. Tác hại của Axit axetic - CH₃COOH

- Khi hít phải một lượng lớn axit axetic sẽ gây kích ứng mũi, cổ họng và phổi. Lúc này sẽ gây tổn hại nghiêm trọng tới các lớp lót của cơ quan mũi và sau đó, chúng có thể dẫn đến khó thở. 

- Nếu như bạn không may nuốt phải chất này có thể gây ăn mòn nghiêm trọng của miệng và đường tiêu hóa, dẫn đến bị nôn mửa, tiêu chảy, trụy tuần hoàn, suy thận, thậm chí bị tử vong.

- Tiếp xúc qua da sẽ gây ra kích ứng như đau, tấy đỏ và mụn nước. Hoặc nặng hơn sẽ khiến bị bỏng sau một vài phút tiếp xúc.