Điều chế ester từ axit và ancol ; làm xà phòng từ chất béo

Điều chế ester dựa trên phản ứng ester hóa ở lớp 11 đã học. Tuy nhiên, nếu thuần túy chỉ nói suông và viết phương trình thì dễ quá. Trong bài này, bạn hãy tham khảo link liên kết đến các trang thực nghiệm điều chế ester; sẽ rất thú vị và bạn sẽ nhận ra một điều: từ lí thuyết đến thực hành là con đường xa lắm, nên những kinh nghiệm thu gặt được là vô giá.

Nội dung bài viết

Điều chế ester từ axit carboxylic và ancol

Phản ứng ester hóa đã học ở lớp 11 và ôn ở bài 1 ester lớp 12:

Ví dụ lấy axit axetic phản ứng với ancol etylic để điều chế etyl axetat, phải đun nóng và dùng xúc tác là axit H₂SO₄ đặc:

CH₃-COOH + CH₃-CH₂-OH ⇌ CH₃-COO-CH₂-CH₃ + H₂O

Ở mức độ phòng thí nghiệm của trường THPT, ta có thể làm thực nghiệm cách nhẹ nhàng về dụng cụ; nhưng hóa chất cũng khá phức tạp, có thể tiến hành như sau:

Nhỏ 1 giọt axit sunfuric đặc vào ống nghiệm chịu nhiệt.
Nhỏ tiếp 10 giọt axit axetic và 10 giọt ancol etylic vào.
Cho 10ml nước vào cốc định mức 100ml. Đun đến nước sôi thì ngừng.
Nhúng ống nghiệm vào nước nóng …
… Bạn tiếp tục đọc tại đây nếu quan tâm

Vấn đề lớn nhất của quá trình là gì?

Việc điều chế ester buộc phải đun nóng; trong khi axit, ancol là những chất dễ bay hơi; do vậy nếu bạn đun, chúng bay hơi sạch nên chẳng còn gì để thực hiện phản ứng!

Trong tổng hợp hóa chất, người ta nghĩ ra phương pháp đun hồi lưu; hiểu đơn giản là: ta đun nóng, axit và ancol chuyển thành hơi bay lên, nhưng lại chuyển quay lại thành dạng lỏng (hồi lưu) rớt lại bình để tiếp tục phản ứng. Và như vậy, ta vẫn đun nóng để phản ứng xảy ra, nhưng đồng thời vẫn giữa lại được axit và ancol trong bình phản ứng.

Vậy để điều chế ester, ta nói Đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ, có H₂SO₄ đặc xúc tác.

Nâng cao hiệu suất phản ứng ester hóa

Phản ứng tổng hợp ester là phản ứng thuận nghịch (hai chiều) nên chậm và hiệu suất kém (tức lượng ester thu được khá ít); do vậy nhà hóa học phải tìm cách làm sao cho phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều tạo ra ester).

Để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, bạn phải tác động vào phản ứng bằng yếu tố nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác. Bài Chuyển dời cân bằng hóa học của lớp 10 sẽ giải quyết vấn đề này.

Ở đây, đơn giản bạn ghi nhận: Để tăng hiệu suất phản ứng ester hóa, ta cần

tăng nồng độ chất phản ứng là ancol hoặc axit.
giảm nồng độ chất sản phẩm (chưng cất liên tục để lấy este ra khỏi hỗn hợp).
dùng H₂SO₄ đặc vừa là chất xúc tác, vừa có tác dụng hút H₂O (tức giảm được lượng nước).

Nếu có thắc mắc, nên hỏi Thầy Cô hoặc ghi lại trong phần bình luận bên dưới nha bạn.

Điều chế ester không từ phản ứng axit + ancol

Một số ester không thể điều chế bằng cách dùng phản ứng giữa axit và ancol như trên, ví dụ

CH₃COO-CH=CH₂ không thể dùng phản ứng CH₃COOH + CH₂=CH-OH; bởi vì bạn đã biết, “ancol” CH₂=CH-OH không bền, không sống lâu được nên làm gì có hóa chất này để thực hiện phản ứng?
CH₃COO-C₆H₅ không thể dùng phản ứng CH₃COOH + C₆H₅-OH; bởi vì C₆H₅-OH không phải là ancol, nó là phenol; mà phenol cư xử không như ancol – tức không phản ứng với axit CH₃COOH.

Các nhà hóa học nghiên cứu và đã tìm ra phản ứng giữa các chất thích hợp để tổng hợp các ester trên. Đương nhiên, các ester này là hữu ích cho cuộc sống. Làm cách nào, bạn quan tâm mời click đọc tại đây.

Sản xuất xà phòng từ phản ứng thủy phân chất béo trong NaOH, KOH

Khi đun chất béo với dung dịch kiềm NaOH hoặc KOH ở t⁰ cao, sẽ xảy ra phản ứng thủy phân chất béo như sau:

(RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa* + C₃H₅(OH)₃

Muối natri của axit béo RCOONa* sinh ra ở dạng keo, chính là xà phòng. Nhưng muối này vẫn hòa lẫn trong hỗn hợp sau phản ứng; để tách lấy RCOONa, người ta làm tiếp như sau:

Thêm muối NaCl vào hỗn hợp sau phản ứng, các muối RCOONa* nổi lên, tách lấy.
Trộn RCOONa* với các chất phụ gia (màu, mùi, . . . . ) rồi ép thành bánh xà phòng thành phẩm.
Phần dung dịch còn lại đem tách lấy glixerol dùng trong nhiều lĩnh vực.

Ở (1), việc thêm muối NaCl tan rất tốt sẽ chiếm chỗ – khiến RCOONa không còn không gian để tan ; mặt khác làm thay đổi khối lượng riêng dung dịch – khiến RCOONa trở nên nhẹ hơn. Kết quả RCOONa tách ra và nổi lên trên bề mặt. Việc này cũng như người đàn ông hình dưới đây, nổi lềnh bềnh trên mặt nước Biển Chết để đọc sách, rất ấn tượng phải không nào!

Người nổi trên nước biển — Photo: ToaHeftiba on Unsplash

Ở (2), bạn có thể trộn màu, trộn mùi tùy sức sáng tạo; nhưng nhớ sử dụng các chất màu mùi tự nhiên, đừng dùng hóa chất màu đẹp, mùi đậm lại gây tác dụng ngược khi bạn thoa lên da.