Axit Terephtalic : Cấu trúc phân tử, công thức hóa học và quy trình sản xuất

Cấu trúc phân tử và công thức hóa học axit terephtalic

Cấu trúc phân tử và công thức hóa học axit terephtalic

Axit terephtalic có cấu trúc phân tử độc đáo với công thức hóa học C₈H₆O₄. Nó là một axit dicarboxylic, có hai nhóm carboxyl (-COOH) nằm ở vị trí 1 và 4 trên vòng benzen. Điều này tạo nên một cấu trúc tương tự như hình bánh xe, nơi các nhóm chức tương tác để tạo ra tính chất độc đáo của axit này. 

Tính chất lý hóa của axit terephtalic

Axit terephtalic có nhiều tính chất lý hóa đặc trưng, ảnh hưởng lớn đến việc ứng dụng trong thực tiễn. 

Tính chất lý hóa của axit terephtalic

• Đầu tiên, axit này tồn tại dưới dạng tinh thể rắn màu trắng, không mùi, có vẻ ngoài tinh khiết và dễ nhận biết.

• Về khối lượng mol, axit terephtalic có khối lượng 166.13 g/mol, cùng với tỷ trọng là 1.51 g/cm³ ở nhiệt độ 20°C. Đây là những thông số cần thiết để xác định sự ổn định của axit trong quá trình sản xuất và sử dụng. Nhiệt độ nóng chảy của nó nằm ở khoảng 402°C, cho thấy khả năng giữ vững trạng thái rắn ở nhiều nhiệt độ.

• Một điểm đáng chú ý là độ hòa tan của axit terephtalic trong nước là rất hạn chế (15 mg/l) nhưng dễ dàng hòa tan trong các dung môi hữu cơ khác.

Quy trình sản xuất axit terephtalic

Quy trình sản xuất axit terephtalic chủ yếu được thực hiện qua quá trình oxy hóa para-xylene, một hợp chất được lấy từ dầu mỏ hoặc các nguồn nguyên liệu hóa thạch khác. Quá trình này có thể được phân thành bốn bước chính, mỗi bước đều có vai trò riêng trong việc tạo ra axit terephtalic chất lượng cao.

Quy trình sản xuất axit terephtalic

Nguyên liệu đầu vào

 Đầu tiên, para-xylene (C₆H₄(CH₃)₂) là nguồn nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất axit terephtalic. Được chiết xuất từ dầu mỏ, nguyên liệu này có vai trò then chốt, như một viên ngọc quý trong quá trình sản xuất.

Quá trình oxy hóa

 Para-xylene sau đó được oxy hóa để tạo ra axit terephtalic. Quá trình này thường sử dụng các chất xúc tác mạnh như muối cobalt hoặc molybdenum và xảy ra ở nhiệt độ cao (200-220 °C) và áp suất cao (2-3 MPa). Hình ảnh của một nhà máy với những ống khói khổng lồ đại diện cho sự chuyển biến mạnh mẽ của hóa học qua quá trình oxy hóa.

Tách chiết và tinh chế

 Sau giai đoạn oxy hóa, hỗn hợp sản phẩm được tách chiết để thu hồi axit terephtalic. Các tạp chất và sản phẩm phụ sẽ được loại bỏ qua các phương pháp tinh chế, chẳng khác gì việc lọc nước để có được nguồn nước trong sạch, tinh khiết.

Lưu trữ và phân phối

 Cuối cùng, axit terephtalic sau khi tinh chế sẽ được đóng gói và lưu trữ để chuẩn bị cho việc phân phối đến tay người tiêu dùng và các ngành công nghiệp khác. Khâu này giống như việc đóng chai một sản phẩm hữu ích, từ đó phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành công nghiệp hiện đại.

Ứng dụng của axit terephtalic

Axit terephtalic có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong ngành công nghiệp. Từ việc sản xuất nhựa đến ứng dụng trong hóa chất, axit này có thể được xem như một trong những chìa khóa mở ra cánh cửa để phát triển nhiều sản phẩm khác nhau.

Sản xuất polyethylene terephthalate (PET)

 Khoảng 90% axit terephtalic được sử dụng để sản xuất PET, một loại nhựa rất phổ biến trong sản xuất chai nhựa, bao bì thực phẩm và sợi polyester. PET không chỉ nhẹ và chịu sức mạnh tốt, mà còn có khả năng bảo vệ thực phẩm tốt, nhờ đó được nhiều công ty tin dùng trong sản phẩm hoặc bao bì của mình.

Sản xuất sợi polyester

Sản xuất sợi polyester

 Tổng thể axit terephtalic là nguyên liệu chính để sản xuất sợi polyester, mang lại các sản phẩm dệt may với độ bền cao và tính năng chống nhăn. Sợi này không chỉ dễ chăm sóc mà còn có khả năng thoáng khí, làm cho sản phẩm trở thành lựa chọn lý tưởng cho người tiêu dùng hiện đại.

Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất

 Ngoài sản xuất PET, axit terephtalic còn được sử dụng trong việc tạo ra các hóa chất khác, như chất hóa dẻo dioctyl terephthalate. Các sản phẩm này có tính chất cách điện và chịu nhiệt tốt, trở thành những lựa chọn cần thiết trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

Làm thuốc thử sắc ký

 Axit terephtalic cũng được sử dụng trong lĩnh vực phân tích, đặc biệt là trong sắc ký để xác định sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ khác. Với vai trò này, nó giống như một nhân viên điều tra trong thế giới hóa học, giúp ta hiểu rõ hơn về các thành phần của các hợp chất phức tạp.

Tầm quan trọng của axit terephtalic trong cuộc sống

Axit terephthalic là một trong những hóa chất cơ bản của nền công nghiệp hiện đại. Nhờ tính chất đặc biệt và ứng dụng đa dạng, hợp chất này đã góp phần tạo ra nhiều sản phẩm tiện ích phục vụ cuộc sống hàng ngày của con người.

Các câu hỏi thường gặp về axit terephtalic

• Tại sao axit terephthalic lại được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhựa?

  • Cấu trúc phân tử đối xứng của axit terephthalic tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trùng hợp, tạo thành các polymer có tính chất cơ học tốt, độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt.

• Có những loại nhựa nào khác được sản xuất từ axit terephthalic?

  • Ngoài PET, axit terephthalic còn được sử dụng để sản xuất một số loại polyester khác như PBT (polybutylene terephthalate).

• Việc sử dụng nhựa PET có ảnh hưởng đến môi trường không?

  • Việc sử dụng quá nhiều sản phẩm nhựa PET gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường do khó phân hủy. Tuy nhiên, nhiều nỗ lực đang được thực hiện để tái chế và giảm thiểu tác động của nhựa PET lên môi trường

Qua bài viết trên của Đông Á Chemical có thể thấy Axit terephtalic đóng một vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống hiện đại, từ hàng hóa tiêu dùng đến ngành công nghiệp hóa học. Từ cấu trúc phân tử độc đáo cho đến tính chất lý hóa đặc trưng, axit này đã chứng minh được tầm quan trọng của mình trong sản xuất nhựa PET và sợi polyester - các sản phẩm vô cùng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày.