Axit Benzoic là gì? Tính chất và ứng dụng như thế nào?

25-07-2022

Trong các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa học, dược phẩm, mỹ phẩm, y tế, dệt may,... axit benzoic chính là hợp chất quan trọng và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Vậy axit benzoic là gì? Tính chất lý hóa của axit benzoic ra sao? Công dụng của nó trong thực tế như thế nào và có độc hại không? Hãy cùng Vinatank tìm hiểu ở bài viết sau đây nhé.  

Axit Benzoic

Axit Benzoic là gì?

Axit benzoic (hay còn gọi là benzoic acid, benzene carboxylic acid, carboxy benzene) là một dạng axit cacbonxylic thơm đơn giản, có công thức hóa học C7H6O2 hoặc C6H5COOH, tồn tại dưới dạng tinh thể, có vị đắng, không mùi, ít tan trong nước lạnh nhưng tan tốt trong nước nóng, metanol và dietylete.

Axit benzoic được phát hiện vào thế kỉ XVI bởi Nostradamus qua quá trình chưng cất khô gum benzoin. Trong tự nhiên, axit benzoic tìm thấy ở trong một số loại trái cây như mận, xoài,...

Ngày nay, nhờ vào khả năng chống khuẩn cực kỳ tốt của mình, axit benzoic đã được sử dụng như một chất chống khuẩn, cũng như là một thành phần có tác dụng bảo quản trong một số loại thực phẩm như sữa lên men, tương ớt, bánh kẹo, nước trái cây,... Đồng thời, đây cũng là một chất quan trọng để tổng hợp thành nhiều hợp chất hữu cơ khác.

Tính chất lý hóa của axit benzoic

Là loại hóa chất ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, y tế và hóa mỹ phẩm, axit benzoic có tính chất vật lý và tính chất hóa học như sau:

Tính chất vật lý của axit benzoic

Axit benzoic là chất hữu cơ tồn tại dưới dạng tinh thể rắn màu trắng, vị đặng nhẹ, có khả năng tan trong nước nóng và tan vô hạn trong este.

- Khối lượng mol của C7H6O2 là 122,12 g/mol.

- Khối lượng riêng của C7H6O2 là 1,32 g/cm3, rắn.

- Điểm nóng chảy của C7H6O2 là 122,4 °C (395 K).

- Điểm sôi của C7H6O2 là 249  °C (522 K).

- Độ hòa tan trong nước của C7H6O2 là 3.4 g/l (25 °C).

Tính chất hóa học của axit benzoic

Axit benzoic là chất quan trọng dùng để tổng hợp các chất hữu cơ khác. Các tính chất hóa học nổi trội của axit benzoic có thể kể đến như:

- Axit benzoic tác dụng với oxit tạo ra kim loại, nước và giải phóng CO2.

Phương trình hóa học: 15CuO + C6H5COOH ⟶ 15Cu + 3H2O + 7CO2

- Axit benzoic có khả năng tác dụng với bazo giải phóng nước và tạo ra Kali benzoat.

Phương trình hóa học: KOH + C6H5COOH ⟶ H2O + C6H5COOK

- Axit benzoic tác dụng với kim loại và giải phóng khí H2.

Phương trình hóa học: 2Na + 2C6H5COOH ⟶ H2 + 2C6H5COONa

Axit Benzoic

Điều chế axit benzoic như thế nào?

Hiện nay, có 3 phương pháp điều chế axit benzoic phổ biến nhất đó chính là điều chế trong công nghiệp, điều chế trong tự nhiên và điều chế trong phòng thí nghiệm.

Điều chế axit benzoic trong phòng công nghiệp

Trong công nghiệp, axit benzoic thường được điều chế theo số lượng lớn bằng cách áp dụng phương pháp chưng cất gum benzoic hoặc phương pháp oxy hóa toluen, quá trình này có sự xúc tác của coban hay mangan baphthenat, đặc biệt còn không gây ô nhiễm môi trường.

Phương trình minh họa: 3CO2 + 2C6H5CH3 → 2H2O + 2C6H5COOH

Ngoài phương pháp nêu trên, axit benzoic có thể được điều chế và sử dụng theo phương trình dưới đây:

- 3H2SO4 + 2KMnO4 + C6H5CHCH2 ⟶ 4H2O + 2MnSO4 + K2SO4 + CO2 + C6H5COOH

- 9H2SO4 + 6KMnO4 + 5C6H5CH3 ⟶ 14H2O + 6 MnSO4 + 3K2SO4 + 5C6H5COO

Hiện nay, một số nhà máy đã dùng nguyên vật liệu thô có giá thành tương đối phải chăng để sản xuất ra axit benzoic. Tuy nhiên, phương pháp này không có hiệu suất cao và còn tác động tiêu cực đến môi trường.

Điều chế axit benzoic trong tự nhiên

Trong tự nhiên, axit benzoic có chứa nhiều trong các loại trái cây ăn quả quen thuộc như mận, xoài, quất, anh đào, cây hồi hoặc cây chè,... Từ đó, người ta sẽ sử dụng axit nitric, axit cromic hoặc oxi không khí (trong pha lỏng), decacboxyl hóa anhydrit phtalic trong pha khí ở 340 °C với chất xúc tác ZnO nhằm oxi hóa toluen để tạo ra axit benzoic.

Điều chế axit benzoic trong thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, axit benzoic được điều chế bằng phương pháp thủy phân benzonitrile, cụ thể theo các bước sau đây:

- Bước 1: Đun sôi hỗn hợp bao gồm 5 ml hoặc 5,1 g benzonitril và 75 ml dung dịch NaOH 10% trong bình ngưng hồi lưu đến khi benzonitrile bay hơi hoàn toàn.  

- Bước 2: Khí NH3 sẽ được loại bỏ bằng cách tháo thiết bị ngưng tụ và đun sôi trong bình mở một vài phút.

- Bước 3: Làm lạnh dung dịch và trung hòa bằng Axit clohidric (HCl) đậm đặc cho đến khi tạo thành kết tủa axit benzoic.

- Bước 4: Lọc dung dịch trên sẽ thu được tinh thể axit benzoic, sau đó nên rửa sạch, sấy khô để đảm bảo không còn tạp chất.

Công dụng của Axit benzoic là gì?

Trong thực tế, axit benzoic có khả năng tác dụng và tổng hợp ra nhiều loại hợp chất khác nhau nên áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Một số công dụng nổi bật có thể kể đến:

- Trong ngành thực phẩm: Axit benzoic có khả năng kháng khuẩn, ức chế sự sinh sôi và phát triển của các loại nấm men, nấm mốc, vi sính vật có hại cho thực phẩm nên nó thường được sử dụng để bảo quản thực phẩm như trái cây có thành phần chứa benzoat, các loại thực phẩm sữa lên men, bánh kẹo, nước mắm công nghiệp, nước tương, trái cây ngâm đường, tương ớt, quả ngâm giấm, rau thanh trùng,...

- Trong ngành công nghiệp: Axit benzoic là thành phần quan trọng để tổng hợp nên nhiều hợp chất hữu cơ khác. Đồng thời, đây cũng là thành phần chính nhằm sản xuất ra các loại kẹo cao su, thuốc trừ sâu, kem đáng răng, nước súc miệng, sản phẩm khử mùi, mỹ phẩm,...

- Trong y học: Axit benzoic là thành phần chính để sản xuất ra các loại thuốc mỡ Whitfield, thuốc benzoin, thuốc Friar’s balsam,... nhằm điều trị các bệnh về da như viêm da, kích ứng da, nấm da, giun đũa,... Bên cạnh đó, các loại thuốc sát trùng tại chỗ, thuốc giảm đau và hít thông mũi cũng có chứa C6H5COOH.

Axit Benzoic

Axit benzoic có độc hại không?

Axit benzoic là chất phụ gia được sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất thực phẩm, bởi khả năng ngăn chặn sự tấn công và phát triển của nấm mốc, nấm men, vi sinh vật. Hợp chất đã được cấp phép sử dụng trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm không chỉ ở Việt Nam mà còn ở thế giới. Theo Ủy ban Tiêu chuẩn thực phẩm của Liên Hiệp Quốc (Codex), hàm lượng axit benzoic thích hợp để bảo quản thực phẩm có nồng độ tối đa 0,1%, tức là 1g/1 lít, 1g/1kg.

Chính vì vậy, với hàm lượng cho phép theo tiêu chuẩn an toàn thì có thể khẳng định axit benzoic là chất không độc hại và không có tác động xấu đến sức khỏe con người.  

Lưu ý khi sử dụng axit benzoic

Trong quá trình sử dụng axit benzoic nguyên chất hoặc phải tiếp xúc với một lượng lớn hóa chất này, chúng ta cần phải lưu ý một số vấn đề sau để đảm bảo an toàn cho sức khỏe.

- Trang bị thiết bị bảo hộ nhằm hạn chế tiếp xúc trực tiếp với axit benzoic vượt quá hàm lượng tiêu chuẩn cho phép.

- Ở mức 6mg/kg, axit benzoic có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người, vì thế chúng ta cần chú trọng đến liều lượng trong quá trình sử dụng hay hấp thụ trực tiếp các loại thực phẩm có chứa hợp chất này.

- Nếu hấp thụ quá mức tiêu chuẩn axit benzoic, gulcocol tác dụng với chất này và không thể tổng hợp protein, gây tác động xấu đối với cơ thể.

- Đối với những người “dị ứng” với thực phẩm chứa axit benzoic có thể tác động xấu đến hệ thần kinh trung ương, hệ hô hấp và có thể gây kích ứng cho mắt.

Trên đây là tổng hợp kiến thức nhằm lý giải axit benzoic là gì, tính chất, ứng dụng trong thực tế và những lưu ý quan trọng trong quá trình sử dụng loại hóa chất này. Hy vọng bài viết này của Vinatank đã cung cấp cho bạn thêm nhiều thông tin hữu ích nhé.