Andehit – Khái niệm, đặc điểm tính chất và ứng dụng trong thực tiễn

Andehit là gì?

Andehit là một loại hợp chất hữu cơ có chứa nhóm chức –CH=O, trong đó nhóm này liên kết với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro. Nói một cách khác, andehit được tạo thành khi một nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon được thay thế bằng nhóm chức –CHO.

Đọc thêm: Ancol etylic là gì? Công thức, điều chế, ứng dụng trong đời sống

Các cách gọi tên andehit

Tên của một số andehit phổ biến được tạo nên bằng cách kết hợp từ “andehit” với tên của axit tương ứng.

Với các andehit no, mạch hở, đơn chức, tên gọi thay thế được đặt dựa theo quy tắc: chọn tên của hiđrocacbon no tương ứng với mạch chính rồi thêm hậu tố “-al”. Mạch chính ở đây là chuỗi cacbon dài nhất có chứa nhóm –CHO và được đánh số bắt đầu từ nhóm chức này.

Công thức cấu tạo của andehit

Andehit có công thức chung là: R(CHO)m (trong đó m ≥ 1). R có thể là nguyên tử hiđro hoặc gốc hiđrocacbon; đặc biệt tồn tại hợp chất CHO–CHO, khi đó m = 2 và không có nhóm R đi kèm.

Với andehit no, mạch thẳng, đơn chức: công thức tổng quát là CnH2n+1CHO (với n ≥ 0)

Trong phân tử của hợp chất có nhóm chức –OH liên kết với gốc R, gốc này có thể là no hoặc không no tùy theo cấu tạo.

Các cách phân loại andehit phổ biến hiện nay

Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon, andehit có thể được chia thành các loại sau:

Andehit no

Andehit không no

Andehit có nhân thơm

Nếu phân loại theo số lượng nhóm –CHO có trong phân tử, andehit được phân chia thành:

Andehit chứa một nhóm chức (đơn chức)

Andehit chứa nhiều nhóm chức (đa chức)

Đọc thêm: Ethyl acetate là gì? Tính chất, điều chế, ứng dụng thực tiễn

Đặc điểm hóa lýcủa andehit

Đặc điểm hóa học của andehit

Phản ứng cộng hiđro:

Andehit có thể bị khử khi phản ứng với khí hiđro (H₂). Dưới điều kiện nhiệt độ phù hợp và xúc tác Ni, phân tử H₂ sẽ cộng vào liên kết đôi C=O trong nhóm chức andehit, tạo thành ancol tương ứng:

CH₃−CH=O + H₂ → CH₃−CH₂−OH
(Andehit axetic → Ancol etylic)

Nếu gốc R trong phân tử chứa liên kết đôi hoặc ba, khí hiđro cũng có thể cộng vào các liên kết không bền này.

Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn (phản ứng tráng bạc):

Andehit có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc – một phản ứng thường dùng để nhận biết sự có mặt của nhóm –CHO trong phân tử.

Cách tiến hành:

Nhỏ 1 ml dung dịch AgNO₃ 1% vào ống nghiệm, sau đó cho từng giọt dung dịch NH₃ vào và lắc nhẹ cho đến khi dung dịch trở nên trong. Sau đó, thêm vài giọt andehit vào hỗn hợp và đun nhẹ ở 60–70°C trong vài phút. Nếu phản ứng xảy ra, một lớp bạc sáng sẽ bám vào thành ống nghiệm.

Phương trình phản ứng:

HCHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → HCOONH₄ + 2Ag + 2NH₄NO₃

Sản phẩm thu được là lớp bạc kim loại sáng ánh như gương, tạo thành trên bề mặt thành ống nghiệm.

Đặc điểm vật lý của andehit

Trạng thái tồn tại: Methanal là một loại khí có mùi hăng đặc trưng, trong khi etanal tồn tại ở dạng chất lỏng dễ bay hơi. Các andehit có chuỗi cacbon từ 1 đến 11 nguyên tử thường là chất lỏng không màu, còn những andehit có số nguyên tử cacbon lớn hơn chủ yếu hiện diện dưới dạng chất rắn.

Mùi vị: Các andehit có chuỗi cacbon ngắn thường mang mùi hắc, gây khó chịu, trong khi các andehit còn lại lại có mùi thơm dễ chịu hơn. Khi khối lượng phân tử tăng lên, mùi của andehit cũng trở nên nhẹ hơn và bớt gắt hơn.

Điểm sôi và điểm nóng chảy: So với rượu tương ứng, andehit có điểm sôi cao hơn nhờ sự hiện diện của nhóm carbonyl có khả năng hút electron mạnh. Khi chuỗi cacbon kéo dài, nhiệt độ sôi của andehit cũng tăng theo. Điểm nóng chảy của các andehit thường cao hơn đôi chút so với điểm sôi nhờ sự hình thành liên kết hidro giữa các phân tử, giúp cấu trúc ổn định hơn.

Phương pháp điều chế andehit như thế nào?

Điều chế andehit từ ancol

Khi oxi hóa ancol bậc I, ta thu được andehit tương ứng:

R-CH₂OH + CuO → R-CHO + H₂O + Cu

Ví dụ: CH₃-CH₂OH + CuO → CH₃-CHO + H₂O + Cu (nhiệt độ)

Điều chế andehit từ hiđrocacbon

Trong công nghiệp, andehit thường được sản xuất qua ba phương pháp chính:

Oxi hóa metan với xúc tác ở nhiệt độ 600-700°C, tạo ra andehit fomic:

CH₄ + O₂ → HCHO + H₂O (nhiệt độ)

Oxi hóa hoàn toàn etilen, thu được andehit axetic:

2CH₂=CH₂ + O₂ → 2CH₃-CHO (nhiệt độ, xúc tác)

Phản ứng cộng nước với axetilen:

CH≡CH + H₂O → CH₃-CHO

Phương pháp điều chế andehit như thế nào?

Các ứng dụng chính của andehit trong đời sống

Andehit đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là những hợp chất phổ biến như formaldehyde và acetaldehyde, có nhiều ứng dụng thiết thực trong đời sống.

Formaldehyde là một trong những andehit được sử dụng rộng rãi nhất. Nó có ứng dụng quan trọng trong ngành thuộc da, bảo quản mẫu vật, ướp xác, đồng thời còn được dùng như một chất diệt khuẩn, diệt nấm và thuốc trừ sâu trong nông nghiệp. Tuy nhiên, công dụng lớn nhất của formaldehyde là trong sản xuất vật liệu polyme, đặc biệt là nhựa phenol-formaldehyde, được dùng làm chất kết dính cho ván ép và các vật liệu xây dựng khác.

Acetaldehyde là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, và đóng vai trò quan trọng làm nguyên liệu cho việc tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ khác.

Formalin (dung dịch formaldehyde nồng độ 37-40%) có tác dụng khử trùng, diệt khuẩn và thường được sử dụng để bảo quản mẫu vật sinh học, đặc biệt là trong nghiên cứu khoa học và y học.

Các andehit khác cũng có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp. Chúng thường được dùng làm dung môi, thành phần trong nước hoa, chất tạo hương liệu, hoặc làm trung gian trong sản xuất nhựa, thuốc nhuộm và dược phẩm. Một số andehit tự nhiên còn tạo ra hương thơm đặc trưng, chẳng hạn như benzaldehyde có mùi hạnh nhân tươi, vanillin tạo hương thơm đặc trưng cho đậu vani, và xitronellal là thành phần chính trong tinh dầu bạch đàn.