Trong bài viết này, cùng Huanluyenantoanlaodong tìm hiểu về phản ứng hóa học Axetilen H2O, cơ chế, sản phẩm và ứng dụng của phản ứng này.
Axetilen là gì? Phản Ứng Hóa Học Axetilen H2O
Axetilen là một hydrocarbon đơn giản nhất thuộc nhóm alkyn, có công thức phân tử là C2H2. Axetilen có cấu tạo phân tử là H-C≡C-H, trong đó hai nguyên tử carbon liên kết với nhau bằng một liên kết sigma và hai liên kết pi.
Liên kết pi của axetilen là không bền, dễ bị phá vỡ trong các phản ứng hóa học.
Phản ứng hóa học Axetilen H2O
Phản ứng hóa học của axetilen với nước là một phản ứng cộng hiđro, trong đó một phân tử nước được cộng vào liên kết ba của axetilen, tạo thành một sản phẩm là axetilenđiol (hay còn gọi là etinđiol), có công thức phân tử là C2H2O2. Công thức chung của phản ứng là:
C2H2 + H2O → C2H2O2
Tuy nhiên, phản ứng này không xảy ra tự nhiên mà cần có sự hiện diện của một chất xúc tác, thường là HgSO4 trong môi trường axit. Chất xúc tác này giúp tăng tốc độ phản ứng và giảm năng lượng hoạt hóa. Phương trình hoá học cụ thể của phản ứng là:
C2H2 + H2O => C2H2O2 (điều kiên: HgSO4 / H2SO4)
Tại sao cần có chất xúc tác để thực hiện phản ứng này?
Phản ứng hóa học của axetilen với nước là một phản ứng cộng hiđro, trong đó một phân tử nước được cộng vào liên kết ba của axetilen, tạo thành một sản phẩm là axetilenđiol. Phản ứng này không xảy ra tự nhiên mà cần có sự hiện diện của một chất xúc tác, thường là HgSO4 trong môi trường axit. Chất xúc tác này giúp tăng tốc độ phản ứng và giảm năng lượng hoạt hóa.
Chất xúc tác là chất làm cho phản ứng xảy ra nhanh hơn, tức là vận tốc của phản ứng tăng lên nhiều lần mà không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng. Với một chất xúc tác, cần ít năng lượng giải phóng hơn để đạt được trạng thái trung gian, nhưng tổng năng lượng giải phóng từ chất phản ứng sang chất tạo thành không đổi.
Ngoài ra, chất xúc tác còn có khả năng chọn lịch trình cho phản ứng hóa học phù hợp với con đường mà người ta đã thiết kế, phản ứng sẽ xảy ra theo con đường thuận lợi nhất cho quá trình sản xuất.
Cơ chế phản ứng
Cơ chế phản ứng của axetilen với nước gồm có hai bước chính:
- Bước 1: Phân tử axetilen tác dụng với ion Hg2+ trong dung dịch HgSO4, tạo thành một phức chất không bền có cấu trúc như sau:
- Bước 2: Phức chất này tiếp tục tác dụng với một phân tử nước, tạo thành sản phẩm axetilenđiol và giải phóng ion Hg2+ để tiếp tục xúc tác cho các phân tử axetilen khác. Cấu trúc của sản phẩm là:
Sản phẩm và ứng dụng
Sản phẩm của phản ứng hóa học giữa axetilen và nước là axetilenđiol, một đa chức rượu có hai nhóm -OH liên kết với hai nguyên tử carbon. Axetilenđiol có tính chất hoá lý như sau:
- Là chất lỏng không màu, tan tốt trong nước và các dung môi hữu cơ.
- Có nhiệt độ sôi cao (197 °C) do có hiệu ứng hydrogen bonding giữa các phân tử.
- Có tính acid yếu do có hai nhóm -OH có thể cho proton.
- Có tính khử mạnh do có hai liên kết pi gần nhau.
Axetilenđiol có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và sinh học, ví dụ như:
- Là nguyên liệu để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác như axit oxalic, glyoxal, etilen glycol, vinyl axetat, v.v.
- Là chất khử trong các phản ứng oxi hóa khử, như phản ứng Fehling, phản ứng Tollens, v.v.
- Là chất bảo quản thực phẩm do có khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc.
- Là chất điều hòa sinh trưởng thực vật do có tác dụng kích thích sự phân chia tế bào và tăng trưởng của cây trồng.
Kết luận
Phản ứng hóa học của axetilen với nước là một phản ứng cộng hiđro, tạo thành sản phẩm là axetilenđiol. Phản ứng này cần có sự xúc tác của HgSO4 trong môi trường axit. Cơ chế phản ứng gồm hai bước: cộng ion Hg2+ vào liên kết ba của axetilen và cộng nước vào phức chất không bền. Axetilenđiol là một đa chức rượu có nhiều tính chất và ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và sinh học.
Huanluyenantoanlaodong hy vọng bài viết của tôi đã giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng hóa học Axetilen H2O. Nếu bạn có thắc mắc hay góp ý gì, xin vui lòng để lại bình luận bên dưới. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết!
