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

Axit terephthalic hay còn gọi là axit p-phenylenedicarboxylic là một hợp chất hữu cơ có vai trò cực kỳ quan trọng trong ngành hóa chất, đặc biệt là trong sản xuất nhựa. Để hiểu rõ hơn về axit terephthalic và tác dụng của nó, chúng ta sẽ tìm hiểu cấu trúc phân tử, tính chất lý hóa, quy trình sản xuất, ứng dụng… trong bài viết này

Cấu trúc phân tử và công thức hóa học axit terephthalic

Cấu trúc phân tử và công thức hóa học axit terephthalic

Axit terephthalic 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 ra một cấu trúc tương tự như một bánh xe, trong đó các nhóm chức năng tương tác với nhau để tạo ra các đặc tính độc đáo của loại axit này.

Tên	Công thức hóa học
Axit terephthalic (PTA)	C₈H₆O₄

Tính chất hóa lý của axit terephthalic

Axit terephthalic có nhiều tính chất hóa lý đặc trưng, ​​​​ảnh hưởng lớn đến ứng dụng thực tế của nó.

Tính chất hóa lý của axit terephthalic

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 terephthalic có khối lượng 166,13 g/mol, mật độ 1,51 g/cm³ ở nhiệt độ 20°C. Đây là những thông số cần thiết để xác định độ ổn định của axit trong quá trình sản xuất và sử dụng. Điểm nóng chảy của nó là khoảng 402°C, cho thấy khả năng duy trì trạng thái rắn ở phạm vi nhiệt độ rộng.

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

Thiên nhiên	Giá trị
Hình thái học	Chất rắn kết tinh màu trắng
Khối lượng mol	166,13 g/mol
Tỉ trọng	1,51 g/cm³
Nhiệt độ nóng chảy	Khoảng 402°C
độ hòa tan	15 mg/l trong nước

Quy trình sản xuất axit terephthalic

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

Quy trình sản xuất axit terephthalic

Nguyên liệu đầu vào

Đầu tiên, para-xylene (C6H4(CH3)2) là nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất axit terephthalic. Được chiết xuất từ ​​dầu mỏ, nguyên liệu này đóng vai trò chủ đạo, giống như một viên ngọc quý trong quá trình sản xuất.

Quá trình oxy hóa

Para-xylene sau đó bị oxy hóa để tạo ra axit terephthalic. Quá trình này thường sử dụng các chất xúc tác mạnh như muối coban hoặc molypden và xảy ra ở nhiệt độ cao (200-220 °C) và áp suất cao (2-3 MPa). Hình ảnh nhà máy với những ống khói khổng lồ tượng trưng cho sự biến đổi mạnh mẽ của hóa học thông qua quá trình oxy hóa.

Khai thác và tinh chế

Sau giai đoạn oxy hóa, hỗn hợp sản phẩm được chiết để thu hồi axit terephthalic. Các tạp chất, sản phẩm phụ sẽ được loại bỏ thông qua các phương pháp lọc, không khác gì lọc nước để có được nước sạch, tinh khiết.

Lưu trữ và phân phối

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

Ứng dụng của axit terephthalic

Axit terephthalic có nhiều ứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong công nghiệp. Từ sản xuất nhựa đến các ứng dụng hóa học, loại axit này có thể được xem là một trong những chìa khóa mở ra cánh cửa phát triển nhiều sản phẩm khác nhau.

Sản xuất polyethylene terephthalate (PET)

Khoảng 90% axit terephthalic 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, chịu lực tốt mà còn có khả năng bảo vệ thực phẩm tốt nên được nhiều công ty tin tưởng sử dụng trong sản phẩm hay bao bì của mình.

Sản xuất sợi polyester

Sản xuất sợi polyester

Nhìn chung axit terephthalic là nguyên liệu chính để sản xuất sợi polyester, cung cấp cho sản phẩm dệt may độ bền cao và đặc tính chống nhăn. Loại sợi này không chỉ dễ chăm sóc mà còn thoáng khí, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho người tiêu dùng hiện đại.

Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất

Ngoài sản xuất PET, axit terephthalic còn được sử dụng để sản xuất các hóa chất khác, chẳng hạn như chất làm dẻo dioctyl terephthalate. Các sản phẩm này có đặc tính cách nhiệt, chịu nhiệt tốt, trở thành sự lựa chọn cần thiết trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

Làm thuốc thử sắc ký

Axit terephthalic cũng được sử dụng trong lĩnh vực phân tích, đặc biệt là trong sắc ký để xác định sự có mặt 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 chúng ta hiểu rõ hơn về thành phần của các hợp chất phức tạp.

Ứng dụng	Chi tiết
sản xuất PET	90% axit terephthalic được tiêu thụ cho PET
Sản xuất sợi polyester	Chất liệu bền, ít nhăn, dễ chăm sóc
Công nghiệp hóa chất	Sản xuất chất hóa dẻo và thuốc thử phân tích
Công nghệ thông tin	Ứng dụng trong công nghệ nano và vật liệu composite

Tầm quan trọng của axit terephthalic trong cuộc sống

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

Những câu hỏi thường gặp về axit terephthalic

Tại sao axit terephthalic 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 polyme có tính chất cơ học tốt, độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt.

Những loại nhựa nào khác được làm từ axit terephthalic?

Sử dụng nhựa PET có ảnh hưởng đến môi trường không?

Sử dụng quá nhiều sản phẩm nhựa PET gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường vì chúng khó phân hủy. Tuy nhiên, nhiều nỗ lực đang được thực hiện để tái chế và giảm tác động của nhựa PET đến môi trường

Qua bài viết trên của LVT Education, có thể thấy axit terephthalic đóng vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực của đời sống hiện đại, từ hàng tiêu dùng đến công nghiệp hóa chất. Từ cấu trúc phân tử độc đáo cho đến những tính chất hóa lý đặc trưng, ​​loại axit này đã chứng minh được tầm quan trọng của nó trong sản xuất nhựa PET và sợi polyester – những sản phẩm cực kỳ phổ biến trong đời sống hàng ngày.