Acetic acid: cấu tạo, tính chất vật lí và điều chế

Vị chua của giấm, của dưa muối, của nộm đu đủ — tất cả đến từ cùng một chất: **acetic acid**. Điều thú vị là chất này có quan hệ rất gần với ethylic alcohol mà em vừa học: chỉ cần rượu để hở lâu ngoài không khí, vi khuẩn sẽ biến nó thành giấm. Vậy điều gì trong cấu tạo phân tử khiến acetic acid có vị chua và tính acid, còn ethylic alcohol thì không?

**Acetic acid** (acid acetic) có công thức phân tử **CH₃COOH** (cũng viết C₂H₄O₂), công thức cấu tạo: $$CH_3{-}COOH$$ Nhóm nguyên tử đặc trưng là **–COOH (nhóm carboxyl)**, gồm một nhóm C=O gắn liền với một nhóm –OH. Đây là điểm khác cơ bản so với ethylic alcohol: alcohol chỉ có –OH đơn thuần, còn acetic acid có cả cụm –COOH, khiến nguyên tử H trong nhóm này liên kết lỏng lẻo hơn nhiều so với H trong –OH của alcohol — và chính sự lỏng lẻo đó tạo nên **tính acid**.

Acetic acid nguyên chất là **chất lỏng không màu**, có **vị chua** và **mùi giấm đặc trưng** (mùi hắc khi ở nồng độ cao), **tan vô hạn trong nước** giống ethylic alcohol. **Giấm ăn** mà ta dùng hằng ngày chính là dung dịch acetic acid loãng, thường chỉ khoảng **2–5%** — pha loãng hơn rất nhiều so với acetic acid nguyên chất, để an toàn khi sử dụng trong thực phẩm. Acetic acid **nguyên chất, đậm đặc** (gọi là “giấm băng”) đông đặc lại ở nhiệt độ khoảng 16,6°C, có tính ăn mòn mạnh và **không** được dùng trực tiếp trong ăn uống — chỉ có dung dịch pha loãng như giấm ăn mới an toàn để sử dụng hằng ngày.

Trong nhóm –COOH, liên kết O–H phân cực mạnh hơn hẳn so với liên kết O–H trong nhóm –OH của alcohol, vì nguyên tử H ở đây bị nhóm C=O bên cạnh “kéo electron” làm cho liên kết yếu đi. Khi tan trong nước, một phần các phân tử acetic acid tách ra ion H⁺ — chính ion H⁺ này làm **quỳ tím chuyển sang màu đỏ**, dấu hiệu nhận biết một dung dịch acid. Ethylic alcohol không có khả năng tách ra H⁺ dễ dàng như vậy nên **không** làm đổi màu quỳ tím. Đây là điểm khác biệt cấu tạo–tính chất then chốt mà bài sau sẽ khai thác đầy đủ.

Cách phổ biến nhất là **lên men giấm**: cho ethylic alcohol loãng tiếp xúc với không khí trong thời gian dài, vi khuẩn “men giấm” (một loại vi sinh vật hiếu khí) sẽ oxi hóa rượu thành acetic acid: $$C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{\text{men giấm}} CH_3COOH + H_2O$$ Đây cũng chính là lí do vì sao **rượu để hở nắp lâu ngày sẽ bị chua** — một hiện tượng quen thuộc trong đời sống mà giờ em đã hiểu được bản chất hóa học. Trong công nghiệp thực phẩm, người ta còn có thể lên men trực tiếp từ tinh bột/đường qua hai giai đoạn (tinh bột → alcohol → acetic acid) để sản xuất giấm ăn với quy mô lớn, ổn định về chất lượng và nồng độ.