Isopropanol là gì? Các nghiên cứu khoa học về Isopropanol

Isopropanol là gì?

Isopropanol, còn được biết đến với tên gọi isopropyl alcohol (IPA), là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm alcohol, có công thức phân tử $C_3H_8O$ hoặc $(CH_3)_2CHOH$. Đây là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng giống rượu và rất dễ cháy. Isopropanol được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, y tế và đời sống thường ngày với vai trò là dung môi, chất khử trùng, tác nhân làm sạch và thành phần trong nhiều sản phẩm tiêu dùng.

Isopropanol là đồng phân của 1-propanol, điểm khác biệt nằm ở vị trí nhóm hydroxyl – trong isopropanol, nhóm OH gắn vào carbon thứ hai trong chuỗi ba carbon, khiến nó là một alcohol bậc hai. Cấu trúc này làm thay đổi tính chất vật lý và hóa học của hợp chất so với các alcohol bậc một như ethanol hay methanol.

Trong ngành công nghiệp hóa chất, isopropanol là một hợp chất nền quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, sản xuất các chất trung gian, và là dung môi trong nhiều quy trình sản xuất hiện đại.

Tính chất vật lý và hóa học

1. Tính chất vật lý

• Công thức phân tử: $C_3H_8O$
• Khối lượng phân tử: 60.10 g/mol
• Điểm sôi: 82.6°C
• Điểm nóng chảy: −89°C
• Mật độ: 0.786 g/cm³ (ở 20°C)
• Áp suất hơi: khoảng 33 mmHg (ở 20°C)
• Độ hòa tan: Tan hoàn toàn trong nước, ethanol, ether, chloroform và nhiều dung môi hữu cơ khác
• Chỉ số khúc xạ: 1.377 (ở 20°C)

2. Tính chất hóa học

Isopropanol có các phản ứng điển hình của alcohol bậc hai, bao gồm:

• Phản ứng cháy: Khi đốt trong không khí, isopropanol cháy tạo ra carbon dioxide và nước:

  $2 (CH_3)_2CHOH + 9 O_2 \rightarrow 6 CO_2 + 8 H_2O$

• Phản ứng oxy hóa: Oxy hóa isopropanol bằng các tác nhân như K2Cr2O7 hoặc KMnO4 tạo thành acetone:

  $(CH_3)_2CHOH + [O] \rightarrow (CH_3)_2CO + H_2O$

• Phản ứng với acid mạnh: Có thể tạo este trong điều kiện thích hợp, ví dụ với acid acetic để tạo isopropyl acetate.

Sản xuất isopropanol

Isopropanol được sản xuất chủ yếu từ propene – một sản phẩm phụ trong quá trình lọc dầu. Có hai quy trình chính để tổng hợp isopropanol từ propene:

1. Hydrat hóa trực tiếp

Propene được cho phản ứng với nước trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, có mặt chất xúc tác acid, tạo thành isopropanol.

$CH_3CH=CH_2 + H_2O \rightarrow (CH_3)_2CHOH$

2. Hydrat hóa gián tiếp

Propene phản ứng với acid sulfuric tạo thành isopropyl sulfate, sau đó thủy phân để tạo ra isopropanol.

Phương pháp này phức tạp hơn nhưng dễ kiểm soát hơn về mặt kỹ thuật, được sử dụng trong các nhà máy hóa chất lớn.

Ứng dụng của isopropanol

1. Dung môi công nghiệp

Isopropanol là một dung môi hiệu quả cho nhiều hợp chất không phân cực. Nó được sử dụng trong:

• Hòa tan dầu mỡ, sơn và vecni
• Làm sạch thiết bị điện tử và bảng mạch
• Sản xuất sơn, mực in và chất tẩy rửa
• Chất phụ gia trong nhiên liệu

2. Sát trùng và khử trùng

Ở nồng độ 70–90%, isopropanol có khả năng tiêu diệt phần lớn vi khuẩn, nấm và virus. Nó thường có mặt trong:

• Dung dịch rửa tay khô
• Nước rửa thiết bị y tế
• Bông y tế sát khuẩn

Xem thêm hướng dẫn sử dụng isopropanol trong khử trùng tại CDC.

3. Tổng hợp hóa chất

Isopropanol là tiền chất để sản xuất acetone – một dung môi công nghiệp quan trọng. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong phản ứng ester hóa và nhiều phản ứng hóa hữu cơ khác.

4. Mỹ phẩm và dược phẩm

Isopropanol thường được tìm thấy trong:

• Nước hoa, xịt khử mùi
• Dung dịch cạo râu
• Các sản phẩm chăm sóc tóc

5. Vệ sinh thiết bị và khử nhiễm

Do khả năng bay hơi nhanh và không để lại cặn, isopropanol được dùng để làm sạch ống kính, màn hình điện thoại, bàn phím, và các bề mặt điện tử.

An toàn và xử lý hóa chất

Isopropanol là chất dễ cháy. Hơi của nó có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí. Vì vậy cần lưu ý:

• Tránh sử dụng gần nguồn nhiệt hoặc tia lửa
• Lưu trữ trong thùng kín, nơi thoáng mát
• Tránh hít phải hơi hoặc tiếp xúc lâu với da

Triệu chứng khi tiếp xúc liều cao:

• Chóng mặt, buồn nôn, đau đầu
• Gây ức chế hệ thần kinh trung ương
• Tiếp xúc da kéo dài có thể gây khô da, viêm da tiếp xúc

Không nên nhầm lẫn isopropanol với ethanol – rượu uống được – hoặc methanol – rượu cực độc. Isopropanol không được sử dụng để tiêu thụ và có thể gây độc nếu uống phải.

Thông tin chi tiết hơn tại PubChem – Isopropyl Alcohol.

So sánh với các alcohol phổ biến khác

Tổng kết

Isopropanol là một hợp chất quan trọng, được ứng dụng rộng rãi nhờ vào tính linh hoạt, hiệu quả và khả năng bay hơi nhanh. Từ ngành y tế, điện tử đến mỹ phẩm và sản xuất công nghiệp, IPA đóng vai trò như một dung môi phổ thông và chất sát khuẩn mạnh. Tuy nhiên, cần thận trọng khi sử dụng do tính dễ cháy và ảnh hưởng sức khỏe nếu tiếp xúc kéo dài.

Để nghiên cứu chuyên sâu hơn, có thể tham khảo tại:

• Wikipedia – Isopropyl Alcohol
• ScienceDirect – Isopropanol
• PubChem – Isopropyl Alcohol