Dung môi là gì? Tổng quan kiến thức về dung môi và ví dụ minh họa

Định nghĩa dung môi là gì?

Trong chương cuối của Hóa học 8 (NXB Giáo dục Việt Nam), chúng ta được làm quen với khái niệm cơ bản về dung môi là gì. Theo đó: “Dung môi là chất có khả năng hòa tan chất khác để tạo thành dung dịch”.

Cụ thể hơn, dung môi là một chất có thể hòa tan một chất tan. Chúng có thể tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau như thể rắn, lỏng hay khí. Nó có thể hòa tan một chất rắn, lỏng, khí khác để tạo thành một thể đồng nhất.

Ví dụ: Trộn 2ml rượu etylic với 20ml nước cất thì dung môi là nước và rượu etylic là chất tan. 

Phân loại dung môi như thế nào?

Để hiểu rõ hơn khái niệm dung môi là gì, chúng ta cùng tiếp tục tìm hiểu về phân loại của chúng. Thực tế có rất nhiều cách để phân loại dung môi, đơn giản nhất là phân loại theo dung môi công nghiệp và dựa vào các hằng số điện môi của dung môi đó.

Dung môi công nghiệp có 2 dạng chính là dung môi hữu cơ và dung môi vô cơ.

• Dung môi hữu cơ: Là loại dung môi phổ biến, trong đó thành phần cấu tạo của nó có chứa cacbon. Dung môi hữu cơ được sử dụng rất nhiều trong việc làm sạch khô, tẩy sơn đánh bóng móng tay, chất pha loãng sơn… Những loại dung môi này dễ bay hơi, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người thông qua đường hô hấp.

• Dung môi vô cơ: Ít phổ biến hơn dung môi hữu cơ. Đây là loại dung môi không có chứa cacbon, ví dụ như nước.

Dựa vào các hằng số điện của dung môi và tính phân cực của nước được lấy làm chuẩn (20 độ C, hằng số điện môi 80.10) chúng ta chia dung môi thành:

• Dung môi phân cực: Là những dung môi có hằng số điện môi lớn hơn 15, thành phần dung môi là các phân tử phân cực, điển hình nhất là nước (hai đầu phân cực với một đầu mang điện dương H+ và một đầu mang điện âm nhóm OH-). Loại dung môi này lại được chia nhỏ thành 2 loại là dung môi aprotic và dung môi protic.

Dung môi aprotic có xu hướng mang mô - men (moment) lưỡng cực lớn để tách một phần điện tích dương và điện tích âm trong cũng một phân tử sau đó hòa tan các dạng mang điện tích dương thông qua lưỡng cực âm. Trong khi đó, dung môi protic hòa tan anion – các chất tan mang điện tích âm rất mạnh nhờ liên kết hidro. Ví dụ: Nước.

• Dung môi không phân cực: Được định nghĩa có hằng số điện môi nhỏ hơn 15. Các phân tử tạo nên dung môi này không có sự phân cực ở 2 đầu phần tử. Ví dụ như xăng, benzene, axeton…

Dung môi có những tính chất đặc trưng nào?

Tìm hiểu tính chất của dung môi, chúng ta cần làm rõ những tính chất vật lý, hóa học của chúng. Cụ thể:

Điểm sôi

Đây là một trong những tính chất quan trọng của dung môi. Một lượng nhỏ dung môi có điểm sôi thấp ví dụ như dichloromethane, diethyl ether hay axeton sẽ bay hơi chỉ trong vài giây ở nhiệt độ phòng. Trong khi đó, những dung môi có điểm sôi cao như nước muốn bốc hơi nhanh cần có nhiệt độ cao hơn, sự lưu thông không khí hay sử dụng môi trường chân không.

Dưới đây là bảng điểm sôi của một số dung môi (Nguồn Wikipedia.org)

Tỷ trọng

Đa số các dung môi đều có tỷ trọng thấp hơn so với nước. Điều này được hiểu đơn giản là chúng nhẹ hơn và hình thành lớp riêng ở trên bề mặt nước, ngoại trừ trường một số trường hợp của dung môi halogen sẽ chìm xuống đáy bình chứa và nước nổi lên trên.

Thông thường, trọng lượng riêng sẽ được sử dụng thay khái niệm tỷ trọng. Trọng lượng riêng được định nghĩa chính là tỷ trọng của dung môi chia tỷ trọng của nước ở cùng một nhiệt độ. Bởi vậy, tỷ trọng là giá trị không có đơn vị và nó cho biết một dung môi không tan trong nước sẽ nổi hay chìm khi được trộn với nước.

Tính dễ cháy

Tùy thuộc vào tính bay hơi của từng dung môi nhưng nhìn chung chúng đều rất dễ cháy, ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt như dichloromethane và chloroform. Sự kết hợp của hơi dung môi và không khí có thể phát nổ. Đặc điểm của hơi dung môi là chúng nặng hơn không khí, chìm xuống đáy và có thể di chuyển trong một khoảng cách lớn mà không hề bị loãng đi.

Hơi dung môi được tìm thấy trong thùng rỗng, các lon tiềm ẩn khá nhiều nguy cơ cháy nổ. Vì đó, chúng ta nên mở nắp và lộn ngược các thùng chứa dung môi dễ bay hơi đã hết.

Sự hình thành peroxide (oxy già) dễ nổ

Các Ete đều có khả năng hình thành các peroxide hữu cơ (oxy già) rất dễ nổ khi tiếp xúc với oxy và ánh sáng. Đây là tính chất quan trọng của dung môi bạn cần chú ý. 

Ứng dụng của dung môi trong đời sống

Dung môi có vai trò quan trọng trong đời sống, đặc biệt là sản xuất công nghiệp. Các dung môi được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm butyl acetate, acetone, methanol, toluene, cồn công nghiệp, isopropyl alcohol - IPA… Đây đều là những dung môi tồn tại trong trạng thái lỏng, trong suốt, không mùi, có mùi đặc trưng hoặc mùi thơm nhẹ. 

Những ứng dụng nổi bật nhất phải kể đến của nó là:

• Lĩnh vực mỹ phẩm: Dung môi ứng dụng làm tan các thành phần trong nhiều loại mỹ phẩm như kem cạo râu, kem dưỡng chân tay cũng như cho phép chúng hoạt hiệu quả. Ví dụ: Dung môi ethanol dùng để sản xuất nước hoa, dung môi ethyl acetate hay axeton dùng trong sản xuất nước sơn móng tay, tẩy màu móng tay đã sơn…

• Ngành sản xuất sơn: Dung môi được sử dụng với mục đích pha loãng hoặc bổ sung thêm một số đặc tính như chống rêu, chống thấm mốc hay tốc độ khô khi sơn. Một số loại dung môi phổ biến được sử dụng trong ngành công nghiệp sơn là toluene, aceton, xylene…

• Trong sản xuất mực in: Nhiều loại mực in sử dụng dung môi để in chữ, in màu trên các trang báo, tạp chí, giấy, bao bì... Một số loại dung môi phổ biến được ứng dụng trong ngành sản xuất mực in là Ethyl Acetate - C4H8O2, Xylene - C8H10, Butyl Carbitol (DBGE)…

• Trong lĩnh vực dược phẩm, y tế: Dung môi công nghiệp được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong sản xuất dược phẩm cũng như điều chế thuốc. Một số loại thuốc phổ biến có thể kể tới nhờ ứng dụng của dung môi là penicillin, thuốc mỡ, aspirin, thuốc xổ ho.

• Trong công nghiệp ô tô: Monoethylene Glycol được sử dụng như một chất truyền nhiệt đối lưu như trong xe hơi.

• Chất trung gian sản xuất nhựa: Sản xuất chai đựng nước uống, các thùng chứa, bao bì thực phẩm…

• Sản xuất thuốc trừ sâu và diệt cỏ: Dung môi công nghiệp Isophorone là phổ biến hơn cả. Do chúng có những tác động xấu đến môi trường nên khi sử dụng trong nông nghiệp người nông dân bắt buộc phải tuân thủ theo hướng dẫn.

Một số dung môi phổ biến trong công nghiệp và ứng dụng của chúng

Như đã thông tin, dung môi được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp. Dưới đây là một số dung môi phổ biến Monkey tổng hợp để bạn đọc tham khảo:

Dung môi Methanol (CH3OH)

Methanol (CH3OH) có nhiều tên gọi khác nhau như: Carbino, alcohol gỗ, ancol metylic, hydroxy metan, rượu metylic, naphtha gỗ, rượu mạnh gỗ. Tuy có tên gọi liên quan đến rượu nhưng nó là chất cực kì độc và không uống được như rượu thường.

Methanol được ứng dụng rộng rãi làm nhiên liệu cho ngành giao thông vận tải, sử dụng trong phòng thí nghiệm để chạy sắc ký lỏng, xử lý nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt. Dung môi này cũng được ứng dụng rất nhiều trong ngành sơn, in ấn, nhiên liệu đốt, chất đông lạnh…

Dung môi Toluene (C7H8)

Dung môi Toluene được phát hiện vào năm 1937 bởi nhà hóa học P.Walter và P.s.Pellentie. Đây là một chất lỏng trong suốt và không hòa tan trong nước. Toluene hòa tan tốt chất béo dầu, lưu huỳnh, nhựa thông…

Loại dung môi này được ứng dụng trong làm:

• Sơn bề mặt xe hơi, đồ đạc trong nhà, xe máy…

• Keo dán cao su, xi măng cao su.

• Phụ gia nhiên liệu, tăng chỉ số octane (tiêu chuẩn đo lường hiệu năng) của xăng dầu.

• Một số ứng dụng khác: Thuốc nhuộm, nước hoa, mực in…

Dung môi Acetone (C3H6O)

Dung môi Acetone còn có tên gọi khác là Dimetyl ketone. Đây là chất dễ cháy, không màu, có công thức hóa học là C3H6O.

Dung môi Acetone có rất nhiều ứng dụng trong đời sống, điển hình là:

• Sử dụng trong công nghiệp sản xuất sơn và nhựa: Dung môi ứng dụng để xử lý kim loại trước khi sơn hay hòa tan nhựa thông khi hàn, hạn chế sự ảnh hưởng của tia gỉ.

• Dược phẩm: Sử dụng để điều chế chất bảo quản thực phẩm, một số loại thuốc chữa bệnh.

• Mỹ phẩm: Acetone được ứng dụng trong sản xuất nước rửa móng tay…

Dung môi Xylene - C6H4(CH3)2

Dung môi công nghiệp Xylene còn có tên gọi khác là Xylol có CTHH là C6H4(CH3)2, là chất lỏng trong suốt và không có màu.

Dung môi công nghiệp Xylene có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất, điển hình là:

• Làm chất tẩy rửa bề mặt kim loại, các vật liệu bán dẫn.

• Sản xuất chai nhựa, keo dán cao su.

• Làm chất mang của quá trình sản xuất thuốc trừ sâu.

• Pha loãng sơn, mực in…

Dung môi Isobutanol - (CH3)2CHCH2OH

Isobutanol là chất lỏng, không có màu, dễ cháy, có mùi đặc trưng và có công thức hóa học là (CH3)2CHCH2OH.

Dung môi công nghiệp Isobutanol ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp sản xuất mực in, thuốc kháng sinh, vitamin, chất tẩy rửa, phụ gia sơn, các chất ức chế ăn mòn…

Xem thêm: Tỉ khối chất khí là gì? Công thức tính tỉ khối chất khí

Tác động của dung môi đối với con người và môi trường sống

Có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất là vậy nhưng dung môi cũng có những tác động xấu đến sức khỏe con người cũng như môi trường sống. Cùng tìm hiểu rõ những tác động của dung môi là gì ngay bên dưới!

Tác động của dung môi đến sức khỏe con người

Tác động xấu của dung môi đến sức khỏe con người chủ yếu liên quan đến hệ thần kinh, khả năng sinh sản, tổn hại đến gan, bệnh suy hô hấp, viêm da và nguy hại nhất là ung thư. Một số chất dung môi phổ biến tác động xấu đến sức khỏe con người là Benzen, VOCs và Toluen.

Nhiễm độc các chất Benzen

Benzen được sử dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp hữu cơ, chủ yếu là hòa tan mỡ, cao su, lâu khô, tẩy dầu mỡ bám trên các công cụ… Đây là chất lỏng dễ bay hơi, hỗ hợp với không khí có thể gây nổ lớn rất nghiêm trọng.

Benzen tiếp xúc trực tiếp với da xâm nhập vào cơ thể và đi qua phổi. 75%-90% lượng đó sẽ được cơ thể đào thải ra ngoài trong vòng nửa giờ và phần còn lại sẽ tích lũy trong cơ thể nhất là tại mỡ, tủy xương cũng như não gây nhiều bệnh lý.

Điển hình nhất phải kể đến là: Tăng bạch cầu tạm thời, đau đầu, chóng mặt, buồn nôn, tử vong do suy hô hấp, xuất huyết bên trong cơ thể… Việc tiếp xúc với dung môi này thường xuyên cũng gây nhiễm độc mãn tính với những biểu hiện như: Chán ăn, tiêu hóa kém, rối loạn thần kinh, xung huyết niêm mạc miệng, đau đầu, xuất huyết trong, chuột rút, thiếu máu và giảm bạch cầu.

Phụ nữ nhiễm độc benzen có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sinh sản, đẻ non, sảy thai.

Người sử dụng benzene hãy cảnh giác với các sản phẩm sơn sản xuất bằng công nghệ lạc hậu, chất thải các nhà máy dệt nhuộm, xưởng sửa chữa tân trang xe…

Nhiễm độc VOCs

VOCs là tên gọi chung của các chất tồn tại ở thể lỏng hay rắn có chứa cacbon hữu cơ dễ bay hơi. Một số chất VOCs phổ biến là axeton, ethyl acetate, ethyl acetate… Nguồn ô nhiễm này phát sinh do đốt không triệt để xăng dầu cũng như các dung môi hữu cơ tự bay hơi (xăng dầu, hóa chất rơi vãi…).

Nhiễm VOCs chủ yếu gây độc cấp tính, bao gồm một số biểu hiện chủ yếu là: Chóng mặt, nôn ói, co giật, sưng mắt… Một số trường hợp gây bệnh thần kinh, ung thư máu.

Nhiễm độc Toluen

Toluen là chất dễ bay hơi và gây cháy nổ, có trong sơn, nhựa kéo dán công nghiệp…

Chỉ cần một nồng độ rất nhỏ chỉ 1/1000, chất này đã gây cảm giác đau đầu, mất thăng bằng. Nếu nồng độ cao hơn, Toluen có thể gây ra ảo giác, choáng ngất.

Tác động của dung môi đến môi trường sống

Dung môi nếu không được xử lý cẩn trọng sẽ rất dễ dẫn đến sự cố tràn, rò rỉ và ngấm vào lòng đất, nguồn nước gây ô nhiễm do chúng có khả năng di chuyển một khoảng cách đáng kể. Tình trạng ô nhiễm này ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người do nguồn nước, cây trồng trên đất bị ảnh hưởng.

Một vài lưu ý quan trọng khi sử dụng dung môi 

Để giảm tối đa tác hại của dung môi gây ra, ngành công nghiệp cần có những biện pháp xử lý khí thải hơi dung môi theo đúng quy định của pháp luật và bản thân những người làm việc trong môi trường đó phải có biện pháp bảo vệ mình.

Hệ thống xử lý khí hơi dung môi cần đảm bảo:

• Có công nghệ xử lý phù hợp với công suất và từng loại dung môi cụ thể để xử lý an toàn khí hơi dung môi thải ra.

• Dựa trên thành phần của từng loại dung môi cũng như khối lượng phát sinh để xử lý triệt để.

• Khí hơi xử lý phải đạt quy chuẩn Việt Nam về khí thải công nghiệp đối với một số chất hữu cơ.

Với những người làm việc trong điều kiện độc hại, sử dụng dung môi:

• Làm việc trong điều kiện có ống hút khói hay thiết bị thông khí tại chỗ.

• Không để lửa gần dung môi có tính dễ cháy.

• Có đồ bảo hộ chuyên dụng, tránh để dung môi tiếp xúc với da…

Trên đây là toàn bộ thông tin về dung môi là gì mà Monkey tổng hợp để gửi đến bạn đọc. Hãy thường xuyên ghé thăm website của Monkey để tìm hiểu thêm nhiều thông tin, kiến thức môn học bổ ích khác nhé!