cách điều chế axit metacrylic

Được biết đến là một loại axit không bão hòa, Axit metacrylic thường sử dụng trong công nghiệp sản xuất nhựa. Trong nội dung bài viết dưới đây, hãy cùng DINHNGHIA.VN tìm hiểu chi tiết axit metacrylic có công thức là gì, cách điều chế C4H6O2 cùng một số bài tập liên quan nhé. 

Axit metacrylic là gì?

  • Axit metacrylic theo định nghĩa là một axit bão hòa với công thức là \(C_{4}H_{6}O_{2}\) và thường được dùng để sản xuất nhựa.
  • Công thức cấu tạo: \(CH_{2}=C(CH_{3})-COOH\)

Tính chất vật lý của C4H6O2

  • Axit metacrylic (thường được viết tắt là MAA) – đây là một chất lỏng nhớt và không màu.
  • Axit metacrylic còn được biết đến là một loại axit cacboxylic có mùi khó chịu. C4H6O2 có thể bị hòa tan trong nước ấm và trộn với hầu hết các dung môi hữu cơ khác. 
  • Nhiệt độ nóng chảy: \(16^{\circ}C\)
  • Nhiệt độ sôi: \(160,5^{\circ}C\)

Tính chất hóa học của C4H6O2

Axit metacrylic tác dụng với \(Br_{2}\)

\(CH_{2}=C(CH_{3})COOH + Br_{2} \rightarrow CH_{2}Br-CBr(CH_{3})-COOH\)

Axit metacrylic tác dụng với NaOH

\(NaOH + CH_{2}=C(CH_{3})COOH \rightarrow H_{2}O + CH_{2}=C(CH_{3})COONa\)

Axit metacrylic tác dụng với \(H_{2}\)

\(CH_{2}=C(CH_{3})-COOH + H_{2} \rightarrow CH_{3}-CH(CH_{3})-COOH\)

Axit metacrylic tác dụng với ancol metylic

\(CH_{3}OH + CH_{2}=C(CH_{3})COOH \rightarrow CH_{2}=C(CH_{3})COOCH_{3} + H_{2}O\)

Cách điều chế axit metacrylic

Điều chế từ metan:

\(CH_{4}\overset{(1)}{\rightarrow} C_{2}H_{2}\overset{(2)}{\rightarrow} C_{4}H_{4}\overset{(3)}{\rightarrow} C_{4}H_{10} \overset{(4)}{\rightarrow}C_{3}H_{6}\overset{(5)}{\rightarrow}C_{3}H_{6}Cl_{2} \overset{(6)}{\rightarrow}C_{3}H_{4}\overset{(7)}{\rightarrow} C_{4}H_{5}N\overset{(8)}{\rightarrow}C_{4}H_{6}O_{2}\)

  1. \(2CH_{4} \rightarrow CH=CH + 3H_{2}\)
  2. \(22CH=CH \overset{CuCl,NH_{4}Cl}{\rightarrow} CH_{2}=CH-C\equiv CH\)
  3. \(C_{4}H_{4} + 3H_{2}\overset{xt, t^{\circ}}{\rightarrow} C_{4}H_{10}\)
  4. \(C_{4}H_{10} \overset{cracking}{\rightarrow} CH_{4}+CH_{2}=CH-CH_{3}\)
  5. \(CH_{2}=CH-CH_{3} + Cl_{2} \rightarrow (CH_{2})Cl-(CH)Cl-CH_{3}\)
  6. \((CH_{2})Cl-(CH)Cl-CH_{3} \overset{kiem,\, ruou,\, t^{\circ}}{\rightarrow}CH_{3}-C\equiv CH + 2HCl\)
  7. \(CH_{3}-C\equiv CH + HCN \rightarrow CH_{2}\equiv CH(CH_{3})-C\equiv N\)
  8. \(CH_{2}\equiv CH(CH_{3})-C\equiv N + 2H_{2}O\overset{H^{+},t^{\circ}}{\rightarrow} CH_{2}= C(CH_{3})-COOH + NH_{3}\)

cách điều chế axit metacrylic

Một số bài tập về axit metacrylic

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 13,36 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit axetic và glixerol (trong đó số mol axit metacrylic bằng số mol axit axetic) bằng \(O_{2}\) dư, thu được hỗn hợp Y gồm khí và hơi. Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol \(Ba(OH)_{2}\), thu được 49,25 gam kết tủa và dung dịch Z. Đun nóng Z lại xuất hiện kết tủa. Cho 13,36 gam hỗn hợp X tác dụng với 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn khan có khối lượng là bao nhiêu?

Cách giải: 

X gồm \(C_{4}H_{6}O_{2}, C_{6}H_{10}O_{4}, C_{2}H_{4}O_{2}, C_{3}H_{8}O_{3}\)

Vì \(n_{C_{4}H_{6}O_{4}} = n_{C_{2}H_{4}O_{2}}\) nên ta coi 2 chất có công thức chung là \(C_{3}H_{5}O_{2}\)

Lại có \(C_{4}H_{10}O_{4}\) cũng có công thức đơn giản là \(C_{3}H_{5}O_{2}\)

\(\Rightarrow\) Quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp gồm \(C_{3}H_{5}O_{2}\) và \(C_{3}H_{8}O_{3}\) với số mol lần lượt là x,y (mol)

\(\Rightarrow\) 73x + 92y = 13,36 (gam) (1)

Mặt khác ta có:

\(n_{BaCO_{3}} = 0,25\, (mol)\) vì khi đun nóng Z lại thu được kết tủa.

\(\Rightarrow\) Trong Z có \(Ba(HCO_{3})_{2}\)

Bảo toàn nguyên tố Ba:

\(n_{Ba(HCO_{3})_{2}} = n_{Ba(OH)_{2}} – n_{BaCO_{3}} = 0,13\, (mol)\)

Bảo toàn nguyên tố C:

\(n_{CO_{2}} = n_{BaCO_{3}} + 2n_{Ba(HCO_{3})_{2}} = 0,51\, (mol)\)

\(\Rightarrow 3x + 3y = 0,51\, (mol)\) (2)

Từ (1) và (2) \(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} x = 0,12\, (mol)\\ y = 0,05\, (mol) \end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow n_{COOH} = 0,12\, (mol) \Rightarrow n_{KOH\, pu} = n_{H_{2}O} = 0,12\, (mol)\)

Ta có chất rắn khan sau phản ứng gồm muối kali và KOH dư. Bảo toàn khối lượng ta có:

\(m_{cr}= m_{axit} + m_{KOH} – m_{H_{2}O} = m_{X} – m_{glixerol} + m_{KOH} – m_{H_{2}O} = 14,44\, (gam)\)

Bài 2: Khối lượng axit metacrylic và ancol metylic lần lượt cần lấy để điều chế được 100 kg poli (metyl metacrylate) là bao nhiêu ? (Cho biết hiệu suất toàn bộ quá trình điều chế đạt 80%)

Cách giải: 

\(CH_{3}OH + CH_{2}=C(CH_{3})COOH \rightarrow CH_{2}=C(CH_{3})COOCH_{3} + H_{2}O\)

Vì hiệu suất đạt 80%

\(\Rightarrow n_{axit} = \frac{100}{M_{este}}.M_{axit}.\frac{1}{0,8} = \frac{100}{100}.86.\frac{1}{0,8} = 107,5\, (kg)\)

\(n_{ancol} = \frac{100}{M_{este}}.M_{ancol}.\frac{1}{0,8} = \frac{100}{100}.32.\frac{1}{0,8} = 40\, (kg)\)

Bài 3: Người ta lấy 688 gam C4H6O2 tác dụng với 320 gam rượu metylic, thu được este với hiệu suất 60%. Nếu đem lượng este này trùng hợp để tạo thủy tinh hữu cơ (plexiglas), hiệu suất 80%, thì khối lượng polime thu được sẽ là bao nhiêu?

Cách giải: 

Axit metacrylic có công thức: \(CH_{2}=C(CH_{3})-COOH\)

\(n_{axit\, metacrylic} = \frac{688}{86} = 8\, mol\)

\(n_{ancol\, metylic} = \frac{320}{32} = 10\, mol\)

\(CH_{3}OH + CH_{2}=C(CH_{3})COOH \rightarrow CH_{2}=C(CH_{3})COOCH_{3} + H_{2}O\)

\(\rightarrow\) Rượu metylic dư \(\rightarrow\) số mol este thu được là: \(\frac{8.60}{100} = 4,8 mol\)

\(\Rightarrow m_{este} = 4,8.100 = 480\, gam\)

\(\Rightarrow m_{polyme} = \frac{480.80}{100} = 384\, gam\)

Như vậy, bài viết trên đây của DINHNGHIA.VN đã giúp bạn tổng hợp kiến thức về C4H6O2. Hy vọng với những kiến thức trong bài viết sẽ hữu ích với bạn trong quá trình học tập tìm hiểu về axit metacrylic. Chúc bạn luôn học tập tốt!.

Xem thêm:

Please follow and like us:
 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *