1. Methanol là gì?
- Methanol, cũng được gọi là rượu methylic, alcohol methylic, alcohol gỗ, naphtha gỗ hay rượu mạnh gỗ, là một hợp chất hóa học với công thức phân tử CH3OH hay CH4O (thường viết tắt MeOH). Đây là rượu đơn giản nhất, nhẹ, dễ bay hơi, không màu, dễ cháy chất lỏng với một mùi đặc trưng, rất giống, nhưng hơi ngọt hơn ethanol (rượu uống).
2. Methanol có những tính chất gì?
a. Tính chất vật lý
- Ancol metylic là một loại rượu nhẹ, tồn tại ở dạng chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy và có mùi giống rượu trắng đặc trưng.
- Ở nhiệt độ phòng cơ bản, CH3OH là một chất lỏng phân cực, thường được dùng với vai trò như một dung môi, chất chống đông, nhiên liệu, làm biến tính ethanol.
- Là một chất dễ cháy, chỉ cần tiếp xúc với nguồn lửa nhiệt độ thấp cũng sẽ bắt cháy với ngọn lửa màu xanh, khó phát hiện trong ánh sáng ban ngày.
- Methanol là một chất có độc tính cao, chỉ cần 1 lượng nhỏ cũng có thể gây mù mắt, nếu tiếp xúc với lượng nhiều có thể gây tử vong.
+ Khối lượng riêng: 0,7918 g/cm3.
+ Nhiệt độ sôi: 64,7 °C (337,8 K; 148,5 °F).
+ Độ nhớt là 5.9×10^−4 Pas (ở 20 °C).
b. Tính chất hóa học của Methanol
- Hóa chất ancol metylic là đại điện đơn giản nhất của dãy đồng đẳng ancol no nên mang những tính chất hóa học đặc trưng của 1 ancol như:
+ CH3OH tác dụng với axit vô cơ :
HCl + CH3OH → H2O + CH3Cl
+ CH3OH tác dụng với kim loại sẽ tạo ra muối ancolat:
CH3OH + Na → CH3ONa + ½ H2
+ CH3OH oxi hóa hoàn toàn sẽ tạo thành khí cacbonic và nước, oxy hóa không hoàn toàn sẽ tạo thành andehit fomic. Khi cháy tạo khói CO, CO2 hàm lượng cao, có thể gây nổ (nhất là đối với các thùng kín bị nung nóng).
2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O
CH3OH → HCHO + H2O
+ Phản ứng với CuO
CuO + CH3OH → Cu + HCHO + H2O
+ Phản ứng điều chế axit axetic
CH3OH + CO → CH3COOH
+ Phản ứng với axit axetic tạo ra etyl axetat
CH3COOH + CH3OH → H2O + CH3COOCH3
3. Điều chế metanol như thế nào?
- Ancol metylic là hóa chất lỏng và là nguồn năng lượng được lấy từ khí thiên nhiên, chất thải sinh học và CO2. Nó được tổng hợp trực tiếp từ H2 và CO, CO2 có xúc tác nhiệt độ, chất xúc tác và ứng suất chậm theo phương pháp phản ứng:
CO + 2H2 → CH3OH
- Chúng được điều chế từ quá trình chưng cất rượu và là chất kích thích đầu tiên khi rượu được nấu theo cách truyền thống cửa hàng. Với phương thức điều chỉnh như sau:
CH4 + O2 –Cu(200C,100atm) → CH3OH
CO + H2 –(điểm nóng chảy ở 0) → CH3OH
4. Ứng dụng methanol trong thực tiễn
- Làm nguyên liệu sản xuất hóa chất
+ Trong ngành công nghiệp hóa chất, metanol được dùng làm nguyên liệu cơ bản để tổng hợp formaldehyde - một hóa chất trung gian quan trọng trong sản xuất nhựa phenol-formaldehyde, nhựa urê-formaldehyde và các loại keo dán gỗ công nghiệp. Đây là lĩnh vực tiêu thụ rượu metyl lớn nhất toàn cầu.
+ Ngoài ra, metanol còn được sử dụng để điều chế axit acetic (tiền chất của nhiều este, polyme, phụ gia thực phẩm), hay hợp chất MTBE thường được dùng làm phụ gia chống kích nổ trong xăng (tăng chỉ số octan), góp phần cải thiện hiệu suất đốt và giảm phát thải độc hại từ động cơ đốt trong.
- Làm dung môi công nghiệp
+ Rượu gỗ còn được sử dụng rộng rãi trong các quy trình tách chiết, rửa, tinh chế và phản ứng hóa học trong công nghiệp dược phẩm, sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm và vật liệu phủ bề mặt. Tính phân cực và khả năng hòa tan của nó đối với nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ giúp nó trở thành môi trường phản ứng lý tưởng trong tổng hợp hữu cơ và trong các hệ xúc tác đồng thể.
- Làm nhiên liệu
+ Một hướng ứng dụng ngày càng được chú trọng trong những năm gần đây là việc sử dụng rượu gỗ làm nhiên liệu. Điều này đang mở ra tiềm năng lớn trong xu thế chuyển dịch sang năng lượng sạch và tái tạo.
+ Cụ thể, loại chất lỏng này có thể được sử dụng trực tiếp dưới dạng M100 (nguyên chất) hoặc pha trộn với xăng để tạo ra hỗn hợp nhiên liệu thay thế. Một số công nghệ còn cho phép chuyển đổi rượu methyl thành xăng thông qua quy trình MTG, hoặc làm nhiên liệu cho pin DMFC trong các thiết bị di động và phương tiện giao thông.
- Trong y tế và dược phẩm
+ Chủ yếu được sử dụng làm dung môi phản ứng và môi trường chiết tách trong tổng hợp hóa dược. Nhờ tính phân cực cao và khả năng hòa tan tốt, rượu methyl thường có mặt trong các quy trình điều chế dẫn xuất ester, amid, hoặc các hợp chất dị vòng quan trọng trong sản xuất thuốc.
+ Trong phân tích kiểm nghiệm, nó là thành phần phổ biến của pha động trong sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) - giúp xác định hàm lượng, độ tinh khiết và theo dõi dược động học của hoạt chất. Ngoài ra, MeOH cũng là tiền chất để sản xuất formaldehyde và DMSO - những hợp chất được sử dụng trong bảo quản mẫu sinh học và tổng hợp dược phẩm chuyên dụng.
- Trong phòng thí nghiệm
+ CH3OH là một dung môi phổ biến trong sắc ký, phân tích hóa học và điều chế các chất hữu cơ phức tạp. Nó được dùng trong bảo quản mẫu sinh học và là thành phần của nhiều dung dịch chuẩn phân tích. Tuy nhiên, người sử dụng cần tuyệt đối tuân thủ quy trình an toàn vì cồn công nghiệp có thể hấp thụ qua da và gây ngộ độc nghiêm trọng.
- Ứng dụng khác
+ Ngoài những ứng dụng kể trên, trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và xử lý nước thải, cồn metanol đôi khi được sử dụng như nguồn carbon bổ sung để thúc đẩy quá trình khử nitrat trong các hệ xử lý sinh học. Đây là một ứng dụng gián tiếp nhưng mang tính kỹ thuật cao, đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ vì tính độc hại của CH3OH nếu phát tán không kiểm soát.