Tính chất vật lý, hóa học của Este

Trong hóa học, este hay ester là một hợp chất hóa học được sinh ra từ một acid (hữu cơ hoặc vô cơ), trong đó, ít nhất một nhóm LIPOH (hydroxyl) được thay bằng nhóm alkyl (kiềm). Thông thường, este được cấu tạo từ acid carboxylic và alcohol. Glyceride, este acid béo của glycerol, là loại este rất quan trọng trong sinh học.

Glyceride cũng là một loại lipid phổ biến và có mặt trong chất béo động vật và dầu thực vật. Este có trọng lượng phân tử thấp và thường được sử dụng làm nước hoa.

Lý thuyết este cần biết. Este là gì?

Este là gì? Este được biết tới là hợp chất hữu cơ có được sau khi thay nhóm -OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxyl  bằng nhóm -OR.

Cũng chính vì vậy, este có công thức phân tử chung là: R-COO-R’. Danh pháp của este được thể hiện như sau: Tên este sẽ được gọi bởi tên gốc hidrocacbon R’ với tên gốc axit nhưng đổi “ic” thành “at”.

Ví dụ:

CH₃COOC₂H₅: etyl axetat và CH2=CH-COO-CH₃: metyl acrylat

Tùy vào đặc điểm cấu tạo từ các gốc mà este có thể được phân thành rất nhiều loại khác nhau như: este đơn chức, este đa chức, este no, este không no, este thơm,…

Tính chất vật lý của este là gì?

Este là chất lỏng hay rắn?

Câu trả lời là este tồn tại chủ yếu ở dạng lỏng.

Tuy nhiên, có một vài các este có khối lượng phân tử lớn sẽ tồn tại dưới dạng thể rắn.

Nhiệt độ sôi của este khá thấp. Đặc biệt so với các axit có chung công thức phân tử. Điều này được giải thích bởi nó không tồn tại liên kết hidro với nhau.

Este đồng thời tan ít trong nước do không có sự liên kết giữa các phân từ hidro với nước.

Este dễ bay hơi và sở hữu những hương thơm đặc biệt khác nhau. Đây cũng là tính chất để người ta ứng dụng este vào sản xuất các chất thơm.

Tính chất hóa học của Este là gì?

Este tương tự các chất khác cũng có cho mình những tính chất hóa học đặc biệt. Nhắc đến este, người ta thường nghĩ đến các phản ứng thủy phân, phản ứng khử, phản ứng cộng,…

Phản ứng thủy phân của este xảy ra trong cả 2 môi trường là axit và kiềm. Ở môi trường kiềm hay còn được gọi là phản ứng xà phòng hóa. 2 phản ứng đặc trưng cho các hiện tượng xảy ra là:

Môi trường axit: RCOOR’ + H₂O (H⁺) ⇔ RCOOH + R’OH

Môi trường bazo: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

Phản ứng nhiệt phân của este với chất xúc tác là LiAlH₄:

RCOOR’ → RCH2OH + R’OH (chất xúc tác: nhiệt độ, LiAlH₄)

Phản ứng cộng và trùng hợp:

n CH₂=C(CH₃)-COOCH₃ → (C₅O₂H₈)_n

Phản ứng đốt cháy este:

RCOOR’ + O₂ → CO₂ + H₂O

Bên cạnh đó còn có một vài các tính chất hóa học riêng biệt của các este khác nhau như:

• HCOOR sở hữu toàn bộ tính chất tương tự một andehit.
• Este của phenol nếu tác dụng với NaOH hay chính là phản ứng thủy phân ở môi trường bazo sẽ không sinh ra rượu.

CH₃COOC₆H₅ + 2 NaOH → CH₃COONa + C₆H₅ONa + H₂O

• Este của rượu không no khi thủy phân cho ra andehit hoặc xeton.

CH₃COOCH=CH₂ + H₂O → CH₃COOH + CH₃CHO

Cách điều chế este là gì?

Điều chế este có nhiều cách khác nhau. Tùy thuộc vào sản phẩm mong muốn mà các phương pháp điều chế cũng khác nhau. Thông thường để điều chế este của ancol thì người ta sử dụng phương pháp este hóa. Phản ứng este hóa là gì? Đây là phương pháp sử dụng kết hợp giữa axit hữu cơ và rượu ancol với điều kiện xúc tác là nhiệt độ và H₂SO₄ đặc.

RCOOH + R’OH ⇔ RCOOR’ + H₂O (xúc tác nhiệt độ và H₂SO₄)

Để điều chế một số este của phenol thì phải sử dụng anhidrit axit hoặc clorua axit cho tác dụng với phenol.

(CH₃CO)₂O + C₆H₅OH  → CH₃COOC₆H₅ + CH₃COOH

Để điều chế các este không no sử dụng các axit cacboxylic tác dụng với ankin tương ứng.

RCOOH + C₂H₂ → RCOOC₂H₃ (có nhiệt độ và chất xúc tác)

Cách điều chế este. Ảnh minh họa nguồn: TOPPY

Lưu trữ và bảo quản este.

Bể chứa carbon, nhôm và thép không gỉ thích hợp để lưu trữ các este. Nên sử dụng bể chứa được lót bằng nhựa phenolic nung nếu có chất lượng sản phẩm quan trọng và nếu việc sản xuất cuối cùng với việc lấy sắt sẽ gây bất lợi cho sản phẩm. Este có đặc điểm là dễ bay hơi và dễ cháy. Cả este có nhiệt độ sôi thấp và nhiệt độ sôi cao đều phải được bảo quản trong điều kiện nitơ khô để loại trừ không khí và hơi ẩm ra khỏi bể chứa.

Nó là đủ để có các dây chuyển bằng thép cacbon. Khuyến cáo rằng các este nên sử dụng máy bơm ly tâm điều khiển bằng động cơ chống cháy nổ. Việc gia nhiệt các bể chứa và dây chuyền bên ngoài là không cần thiết vì các este có điểm đóng băng thấp và độ nhớt thấp.

Tuy nhiên, hầu hết các chất đàn hồi phổ biến không tương thích với este.

Các dung môi thuộc nhóm Este phổ biến trên thị trường hiện nay là:

SBAC – Sec Butyl Acetate – Trung Quốc

n-Butyl Acetate – nBAC Malaysia – Petronas

n-BAC Trung Quốc – n-Butyl Acetate – Hàng bồn

n-BAC Indonesia – n-Butyl Acetate – Dầu chuối công nghiệp

Butyl Acetate – BAC Đài Loan – Chất tẩy rửa

MAC – Trung Quốc – Methyl Acetate

Ứng dụng của este

Este đóng góp rất nhiều vai trò trong đời sống. Tiêu biểu có thể kể trên một số vai trò thực tiễn như sau:

• Làm dung môi hòa tan: Este tan tốt trong các dung môi hữu cơ nên thường được sử dụng làm dung môi hòa tan. Ví dụ tiêu biểu dùng để pha sơn tổng hợp ở 2 este amyl axetat và butyl.
• Được sử dụng làm các chất dẻo, làm dược phẩm chức năng,…
• Sử dụng rộng rãi trong công nghiệp mĩ phẩm và nước hoa.
• Là chất để sản xuất nhiều chất quan trọng khác như metyl acrylat, metyl metacrylat ứng dụng vào chế tạo thủy tinh. Làm chết dẻo (vinyl axetat), làm keo dán (vinyl ancol),…

Ứng dụng trong sản xuất nước hoa, tinh dầu và pheromone sử dụng nhiều loại este. Một số este hữu ích trong các ứng dụng khắc nghiệt trên môi trường khi bôi trơn tổng hợp.

Khả năng chảy ở nhiệt độ thấp của Este và vận hành sạch ở nhiệt độ cao đã mang lại công dụng độc quyền của chúng trong chất bôi trơn động cơ phản lực. Este cũng đóng một vai trò như chất bôi trơn làm lạnh tổng hợp trong chất làm lạnh thay thế CFC. Hiệu suất nhiệt độ thấp và cao được cải thiện với khả năng trộn lẫn của este với HFC vì đặc tính phân nhánh và phân cực của chúng.

Este được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng ô tô. Do đặc tính bôi trơn cao hơn, các este thường được kết hợp với Polyalphaolefin (PAO) trong dầu động cơ tổng hợp đầy đủ để hòa tan các chất phụ gia, cân bằng tác dụng đối với phớt, giảm độ bay hơi và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.

Những mùi đặc trưng của este là gì?

Dưới đây là những hương thơm đặc trưng phổ biến của các loại este:

• Hương dầu chuối: Isoamyl axetat
• Hương táo: Etyl Isovalerat
• Hương dứa: Etyl Butirat
• Hương cam: metyl 2aminobenzoat
• Hương hoa nhài: Benzyl axetat
• Hương mận: Amyl Format