Công thức hóa học của glixerol là $C_3H_8O_3$. Cụ thể hơn, cấu trúc phân tử của nó bao gồm một mạch ba carbon, mỗi carbon liên kết với một nhóm hydroxyl (-OH). Chính cấu trúc này mang lại cho glixerol tính chất hút ẩm, tức là khả năng hấp thụ nước từ môi trường xung quanh.
Tên gọi và công thức cấu tạo
Công thức cấu tạo của glixerol được biểu diễn như sau: $CH_2OH-CHOH-CH_2OH$. Điều này cho thấy rõ ràng sự hiện diện của ba nhóm hydroxyl (-OH) gắn vào ba nguyên tử carbon.
Tên IUPAC chính thức của glixerol là propan-1,2,3-triol. Tuy nhiên, nó còn được biết đến với một số tên gọi khác, bao gồm:
- Glycerin
- Glycerine
- 1,2,3-Propanetriol
- 1,2,3-Trihydroxypropane
- Glycyl alcohol
Việc sử dụng tên gọi “glycerol” được khuyến khích trong các ngữ cảnh khoa học và kỹ thuật. Trong khi đó, “glycerin” thường được sử dụng trong thương mại, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.
Tính chất
Glixerol là chất lỏng nhớt, không màu, không mùi, có vị ngọt và tan tốt trong nước và ethanol. Tính chất hút ẩm cao của glixerol cho phép nó hấp thụ nước từ môi trường xung quanh. Một số tính chất vật lý quan trọng khác bao gồm:
- Khối lượng phân tử: 92.09 g/mol
- Tỷ trọng: 1.26 g/cm³
- Điểm nóng chảy: 17.8°C
- Điểm sôi: 290°C
- Độ nhớt: Cao
Ứng dụng
Glixerol được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực khác nhau nhờ tính chất đa năng của nó. Một số ứng dụng phổ biến bao gồm:
- Mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân: Dưỡng ẩm cho da, thành phần trong kem dưỡng da, xà phòng, dầu gội, kem đánh răng.
- Thực phẩm: Chất tạo ngọt, chất bảo quản, chất làm đặc, chất ổn định. Cũng được sử dụng trong sản xuất bánh kẹo và đồ uống.
- Dược phẩm: Thành phần trong siro ho, thuốc nhuận tràng, thuốc mỡ. Dùng làm dung môi cho một số loại thuốc.
- Công nghiệp: Sản xuất nhựa alkyd, polyurethane, chất nổ (nitroglycerin). Dùng làm chất chống đông.
- Sản xuất thuốc lá điện tử: Là thành phần chính tạo khói.
Sản xuất
Glixerol được sản xuất theo nhiều cách khác nhau:
- Sản phẩm phụ của sản xuất xà phòng: Xà phòng được sản xuất bằng cách xà phòng hóa chất béo với natri hydroxit hoặc kali hydroxit. Glixerol là sản phẩm phụ của phản ứng này.
- Sản xuất biodiesel: Glixerol là sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa dầu thực vật hoặc mỡ động vật thành biodiesel.
- Tổng hợp hóa học: Glixerol có thể được tổng hợp từ propylene.
Ảnh hưởng đến sức khỏe
Glixerol thường được coi là an toàn khi sử dụng với lượng vừa phải. Tuy nhiên, tiêu thụ một lượng lớn glixerol có thể gây ra một số tác dụng phụ như đau đầu, buồn nôn, nôn mửa và tiêu chảy. Cần lưu ý về việc sử dụng glixerol tinh khiết, vì tính hút ẩm cao có thể gây kích ứng da và mắt.
Lưu trữ và An toàn
Glixerol tinh khiết nên được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ cao. Do tính hút ẩm, cần đảm bảo bao bì kín để tránh hấp thụ hơi ẩm từ không khí. Glixerol không được coi là chất dễ cháy, nhưng ở nhiệt độ cao, nó có thể phân hủy và tạo ra các sản phẩm độc hại. Khi xử lý glixerol, nên đeo găng tay và kính bảo hộ để tránh tiếp xúc trực tiếp với da và mắt.
Vai trò sinh học
Glixerol đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống sinh học, đặc biệt là trong việc lưu trữ và cung cấp năng lượng. Nó là thành phần cấu tạo chính của triglyceride, một loại lipid dự trữ năng lượng quan trọng trong cơ thể động vật và thực vật. Triglyceride được hình thành bằng cách ester hóa glixerol với ba axit béo. Quá trình thủy phân triglyceride giải phóng glixerol và axit béo, cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của tế bào.
Phản ứng hình thành triglyceride:
$CH_2OH-CHOH-CH_2OH + 3 RCOOH \rightleftharpoons CH_2OCOR-CHOCOR-CH_2OCOR + 3 H_2O$
(Glixerol + Axit béo $\rightleftharpoons$ Triglyceride + Nước)
Glixerol cũng tham gia vào nhiều quá trình trao đổi chất khác nhau, bao gồm gluconeogenesis (quá trình tổng hợp glucose từ các tiền chất không phải carbohydrate) và tổng hợp lipid.
Các dẫn xuất của Glixerol
Glixerol có thể được sử dụng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu ích khác, bao gồm:
- Nitroglycerin: Một chất nổ mạnh được tạo thành bằng cách nitrat hóa glixerol với axit nitric.
- Glycerol monostearate: Một chất nhũ hóa được sử dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm.
- Polyglycerol: Một loại polymer được sử dụng làm chất làm đặc và chất ổn định.
Tương lai của Glixerol
Với sự phát triển của ngành công nghiệp biodiesel, sản lượng glixerol dự kiến sẽ tiếp tục tăng. Điều này đang thúc đẩy nghiên cứu về các ứng dụng mới và hiệu quả hơn cho glixerol, bao gồm việc sử dụng nó làm nguyên liệu cho sản xuất các hóa chất và nhiên liệu sinh học. Các nghiên cứu đang tập trung vào việc chuyển đổi glixerol thành các sản phẩm có giá trị gia tăng như propylene glycol, acrolein và 1,3-propanediol.