Phenol

Phenol hay acid carbolic là một hợp chất hữu cơ thơm có công thức phân tử C₆H₅OH. Đây là một chất rắn tinh thể màu trắng dễ bay hơi. Phân tử bao gồm một nhóm phenyl (−C₆H₅) liên kết với một nhóm hydroxyl (-OH). Phenol hơi có tính acid. Phenol có thể gây bỏng nặng khi rơi vào da. Phenol lần đầu tiên được chiết xuất từ ​​nhựa than đá, nhưng ngày nay được sản xuất trên quy mô lớn (khoảng 7 tỷ kg/năm) từ các nguyên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ. Đây là một mặt hàng công nghiệp quan trọng như là tiền thân của nhiều vật liệu và hợp chất hữu ích. Đây chủ yếu được sử dụng để tổng hợp nhựa và các vật liệu liên quan. Phenol và các dẫn xuất hóa học của nó rất cần thiết để sản xuất polycarbonat, epoxies, Bakelite, nylon, chất tẩy rửa, thuốc diệt cỏ như thuốc diệt cỏ phenoxy và nhiều loại dược phẩm.

Phenol
Danh pháp IUPAC	Phenol
Tên khác	Carbolic Acid, Benzenol, Phenylic Acid, Hydroxybenzene, Phenic acid
Nhận dạng
Số CAS	108-95-2
PubChem	996
KEGG	D06536
ChEMBL	14060
Số RTECS	SJ3325000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ c1ccc(cc1)O
InChI	đầy đủ 1/C6H6O/c7-6-4-2-1-3-5-6/h1-5,7H
UNII	339NCG44TV
Thuộc tính
Bề ngoài	White Crystalline Solid
Khối lượng riêng	1.07 g/cm³
Điểm nóng chảy	40,5 °C (313,6 K; 104,9 °F)
Điểm sôi	181,7 °C (454,8 K; 359,1 °F)
Độ hòa tan trong nước	8.3 g/100 ml (20 °C)
Độ axit (pKa)	9.95 (trong nước), 29.1 (in acetonitrile)
Mômen lưỡng cực	1.7 D
Các nguy hiểm
Phân loại của EU	Toxic (T) Muta. Cat. 3 Corrosive (C)
NFPA 704	2 3   COR
Chỉ dẫn R	R23/R24/R25-R34-R48/R20/R21/R22-R68
Chỉ dẫn S	(S1/2)-S24/S25-S26-S28-S36/S37/S39-S45
Điểm bắt lửa	79 °C
Các hợp chất liên quan
Hợp chất liên quan	Benzenethiol
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Y kiểm chứng (cái gì YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Cấu tạo hóa học của Phenol

Tính chất

Phenol là một hợp chất hữu cơ hòa tan đáng kể trong nước, với khoảng 84,2 g hòa tan trong 1000 mL (khoảng 0,895 M) ở 25^oC. Hỗn hợp đồng nhất của phenol và nước ở phenol nặng hơn tỷ trọng nước ~ 2,6 và có thể là cao hơn. Muối natri của phenol, natri phenoxide, hòa tan trong nước nhiều hơn. Phenol tan vô hạn ở nhiệt độ trên khoảng 66^oC.

Tính axít

Phenol có tính acid. Trong dung dịch nước có cân bằng:

${\ce {C6H5OH + H2O <=> C6H5O- + H3O+}}$

Vì vậy, khác với rượu, phenol còn có thể tác dụng với base mạnh tạo muối phenolate:

${\ce {C6H5OH + NaOH -> C6H5ONa + H2O}}$

Tuy nhiên, tính acid của phenol rất yếu K_a=10⁻¹⁰, yếu hơn acid cacbonic nên không làm đổi màu quỳ tím. Vì vậy, muối phenolat bị acid cacbonic tác dụng tạo lại phenol:

${\ce {C6H5ONa + CO2 + H2O -> C6H5OH + NaHCO3}}$

Phản ứng này được dùng để tái tạo phenol trong công nghiệp.

Tính chất như rượu

Phenol có thể tác dụng được với Na như rượu nhưng khác với rượu, muối phenolat không bị nước phân hủy:

C₆H₅ONa + H₂O ---> (Không phản ứng).

Phenol cũng tạo được ester như rượu nhưng khác với rượu có thể tác dụng trực tiếp với acid, phenol chỉ có thể tác dụng với Acetyl chloride hoặc anhydride acetic mới tạo được ester:

${\ce {C6H5OH + CH3COCl -> CH3COOC6H5 + HCl}}$

${\ce {C6H5OH + (CH3CO)2O -> CH3COOC6H5 + CH3COOH}}$

Điều này được giải thích do 2 nguyên nhân:

• Mật độ điện tích âm của O nhóm -OH vì có hệ liên hợp trong phân tử nên giảm hơn so với O nhóm -OH của rượu thông thường, dẫn đến phenol khó tấn công vào phân tử acid tạo ester hơn.
• Phenol có vòng thơm nên gây hiệu ứng không gian cản trở.

Tính chất của nhân thơm (Phản ứng thế H ở vòng benzen)

Phenol phản ứng với dung dịch brom tạo kết tủa trắng, nếu Br₂ dư cũng tạo kết tủa tan

Phenol phản ứng với HNO₃ tạo kết tủa tan

Phenol tham gia phản ứng thế brom dễ hơn benzen do có nhóm OH đẩy e làm tăng mật độ electron trong vòng benzen

Phản ứng riêng

${\ce {C6H5OH + 3H2 ->[Ni][{t°, p}] C6H11OH}}$

Ứng dụng

Phenol được dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

• Công nghiệp chất dẻo: phenol là nguyên liệu để điều chế nhựa phenol formaldehyde.
• Công nghiệp tơ hóa học: Từ phenol tổng hợp ra tơ polyamide.
• Nông dược: Từ phenol điều chế được chất diệt cỏ dại và kích thích tố thực vật 2,4 - D (là muối natri của acid 2,4 dichlorphenoxyacetic).
• Phenol cũng là nguyên liệu để điều chế một số phẩm nhuộm, thuốc nổ (acid picric).
• Do có tính diệt khuẩn nên phenol được dùng để trực tiếp làm chất sát trùng, tẩy uế, hoặc để điều chế các chất diệt nấm mốc (ortho - và para - nitrophenol…)

Lịch sử

Phenol được phát hiện vào năm 1834, khi nó được chiết xuất từ nhựa than đá, đó là nguồn chính sản xuất phenol cho đến khi ngành công nghiệp hóa dầu phát triển.

Các chất sát trùng mang đặc tính của phenol được sử dụng bởi Sir Joseph Lister (1827-1912) trong kỹ thuật phẫu thuật tiên phong của ông dùng chất khử trùng, mặc việc tiếp xúc liên tục với phenol gây kích ứng da. Lister đã phủ những vết thương với một miếng giẻ hoặc vải thô được ngâm trong acid carbolic (một tên khác của phenol).

Acid carbolic (phenol) cũng là thành phần hoạt chất trong một số thuốc giảm đau thường uống như Chloraseptic, đường xông hơi (phun) như Carmex. Đây cũng là thành phần chính của quả cầu khói Carbolic Ball, một thiết bị trên thị trường tại Luân Đôn vào thế kỷ XIX sử dụng để chống dịch bệnh cúm và các bệnh khác.

Vì rẻ tiền, dễ điều chế, gây ra cái chết nhanh chóng và êm dịu chỉ với 1 gram, phenol được sử dụng như một phương tiện giết người của Đức quốc xã trong thế chiến thứ hai từ năm 1939 đến những ngày cuối cùng của cuộc chiến. Thời kỳ đó, Zyklon-B, một phát minh của Gerhard Lenz, được sử dụng trong các phòng hơi ngạt để giết người với số lượng lớn, phát xít Đức còn dùng phenol tiêm cho từng nạn nhân để sát hại nhóm ít người như một biện pháp tiết kiệm kinh tế. Việc tiêm phenol được áp dụng với hàng ngàn người dân trong các trại tập trung, đặc biệt là ở Auschwitz-Birkenau.

Điều chế

Nguồn phenol chủ yếu lấy từ sản phẩm chưng cất than đá

Ngoài ra có thể điều chế từ benzen.

${\ce {C6H6 + Br2 ->[t^o] C6H5Br + HBr}}$

${\ce {C6H5Br + 2NaOH ->[t^o; p] C6H5ONa + NaBr + H2O}}$

Điều chế từ isopropylbenzen:

${\ce {C6H6 + CH2=CH-CH3 + O2(kk)-> C6H5OH + (CH3)2CO}}$

Sự kiện cá nục ở Quảng Trị nhiễm phenol, 2016

Tháng 6/2016 phenol được phát hiện có trong 30 tấn cá nục ở Quảng Trị, và Chi Cục VSATTP Quảng Trị công bố kết quả xét nghiệm xác định hàm lượng là 0,037 mg/kg.

Tuy nhiên Phó Cục trưởng Cục An toàn thực phẩm Bộ Y tế đã có những giải đáp xung quanh vấn đề này, khẳng định rằng ăn cá nục nhiễm phenol ở Quảng Trị không ảnh hưởng tới sức khỏe, và nói rằng phenol có ở khắp nơi quanh ta, cả trong thực phẩm khác .