1. Dung môi là chất gì?

Dung môi là một chất hóa học có khả năng hòa tan các chất khác (ở thể rắn, lỏng, khí) để tạo thành một thể đồng nhất. Dung môi cũng tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau như rắn, lỏng hay khí. Với mỗi một chất cụ thể thì thể tích dung môi cần để hòa tan sẽ khác nhau cũng như điều kiện môi trường trong quy định. 

Dung môi có nhiều ứng dụng, là một hóa chất phổ biến trong đời sống cũng như trong công nghiệp. Hầu như mọi ngành sản xuất đều cần sử dụng dung môi để pha chế hợp chất, pha loãng hỗn hợp. Dung môi còn được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm phục vụ nghiên cứu khoa học.

Dung môi là gì?

2. Phân loại dung môi

Dung môi có thể được phân loại theo nhiều cách. Trong đó phổ biến nhất là dựa vào bản chất hóa học và hằng số điện môi của từng dung môi.

2.1 Phân loại theo bản chất hóa học 

Theo cách phân loại này ta sẽ chia dung môi thành 2 dạng chính là dung môi hữu cơ và dung môi vô cơ.

• Dung môi hữu cơ: Là những dung môi mà trong thành phần chứa các gốc cacbon. Các dung môi hữu cơ có thể là các hợp chất hidrocacbon, este, ether, amin, axit cacboxylic. andehit, xeton… Dung môi hữu cơ được sử dụng rất phổ biến, trong các quy trình sản xuất hóa chất hữu cơ, sản xuất sơn, làm sạch khô, tẩy dầu mỡ… Các dung môi này có tính chất cơ bản là tính dễ bay hơi, ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi tiếp xúc qua đường hô hấp. Một số dung môi hữu cơ rất độc, là nguyên nhân dẫn đến nhiều bệnh nghiêm trọng, trong đó có cả ung thư.
• Dung môi vô cơ: Đây là loại dung môi mà trong thành phần không có chứa các gốc cacbon, trong đó điển hình là dung môi nước. So với dung môi hữu cơ thì dung môi vô cơ ít phổ biến hơn. 

2.2 Phân loại dựa vào hằng số điện môi

Dung môi có thể chia thành 2 loại là dung môi phân cực hoặc không phân cực. Hằng số điện môi không phải là thước đo phân cực duy nhất tuy nhiên thường được sử dụng phổ biến hơn so với các phương pháp khác. Ta sẽ dựa vào các hằng số điện của dung môi và tính phân cực của nước được lấy làm chuẩn. Ở 20 độ C, hằng số điện môi của nước là 80.10, từ đó các dung môi được chia thành 2 nhóm chính: 

- 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. Loại dung môi này lại được chia nhỏ thành 2 loại là dung môi aprotic và dung môi protic. 

• Dung môi protic hòa tan anion (các chất tan mang điện tích âm) rất mạnh nhờ liên kết hydro, tiêu biểu như nước. 
• Dung môi aprotic như acetone hoặc dichloromethane có xu hướng mang momen lưỡng cực lớn (tách một phần điện tích dương và một phần điện tích âm trong cùng một phân tử) và hòa tan các dạng mang điện tích dương thông qua lưỡng cực âm. 

- Dung môi không phân cực: Là những dung môi 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, benzen, cyclohexane…

Một số dung môi hữu cơ phổ biến

3. Các tính chất đặc trưng của dung môi

3.1 Điểm sôi của dung môi

Mỗi một dung môi sẽ có nhiệt độ sôi khác nhau dựa vào cấu trúc phân tử của từng chất, trọng lượng phân tử, liên kết hóa học giữa các phân tử với nhau... Có những dung môi có điểm sôi rất thấp, chúng bay hơi ngay cả ở nhiệt độ thường như dichloromethane, diethyl ether hay axeton… 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 cần môi trường chân không… Một cách tương đối, nếu tương đương khối lượng phân tử thì những dung môi phân cực có nhiệt độ sôi cao hơn dung môi không phân cực. 

3.2 Tỷ trọng của dung môi

Tỷ trọng được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất so với khối lượng riêng của chất đối chứng, thường là nước. Phần lớn các dung môi đều có tỷ trọng thấp hơn nước. Điều đó có nghĩa là chúng nhẹ hơn nước. Đối với dung môi không phân cực thì khi trộn cùng với nước thì chúng nhẹ hơn và nổi lên trên nước tạo thành lớp riêng biệt. Đối với các dung môi có tỷ trọng lớn hơn nước như dung môi halogen, glycerin, etylen glycol thì sẽ chìm xuống dưới và nước nổi lên trên. Đây là một tính chất quan trọng được ứng dụng trong quá trình chiết tách hợp chất trong tổng hợp hữu cơ. 

Thông thường, trọng lượng riêng sẽ được sử dụng phổ biến hơn để thay thế cho tỷ trọng. Trọng lượng riêng được định nghĩa chính là tỉ số giữa tỷ trọng của dung môi so với tỷ trọng của nước ở cùng một nhiệt độ. 

3.3 Tính dễ cháy

Hầu hết các dung môi hữu cơ đều dễ cháy. Tính dễ cháy phụ thuộc vào khả năng bay hơi của dung môi. Chúng thường nặng hơn không khí nên sẽ tồn tại ở gần mặt đất và có thể lan nhanh ra diện rộng. Hơi dung môi kết hợp với không khí có thể tạo thành hỗn hợp phát nổ.

Methanol là dung môi có tính dễ cháy

3.4 Sự hình thành peroxide dễ nổ

Các chất như ete diethyl, tetrahydrofuran (THF), Diisopropyl ete có khả năng tạo ra các peroxide hữu cơ và những chất này rất dễ phát nổ tiếp xúc với oxy và ánh sáng. Diisopropyl ete là một trong số những dung môi dễ phát nổ nhất.

4. Các ứng dụng của dung môi trong đời sống

Dung môi là một thành phần không thể thiếu trong các ngành sản xuất, chế biến công nghiệp cũng như nhiều lĩnh vực trong đời sống. Các ứng dụng phổ biến của dung môi có thể kể đến như:

Trong công nghiệp sản xuất: 

• Ngành sản xuất sơn: Dung môi sử dụng làm chất pha loãng sơn, chất làm tăng tốc độ bay hơi hay là môi trường để hòa tan thêm các chất chống rêu, nấm mốc, bảo vệ lớp sơn được tươi đẹp, bền màu. Một số loại dung môi hay sử dụng trong sản xuất sơn như là aceton, toluen, xylen….
• Ngành sản xuất chất tẩy rửa: Dung môi được sử dụng làm chất tẩy sơn, chất tẩy sơn móng tay (acetone), chất tẩy dầu mỡ kim loại, bề mặt…
• Ngành sản xuất mực in: Các dung môi hữu cơ được sử dụng để in chữ, in màu, pha chế mực in cho tạp chí, báo, sách… Các dung môi thường dùng trong ngành sản xuất mực in là ethyl acetate, xylen, butyl carbitol…
• Trong ngành sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm: Nhiều dung môi là thành phần trong các loại mỹ phẩm giúp hòa tan nhiều thành phần dưỡng chất giúp chúng hoạt động hiệu quả. Dung môi cũng là hóa chất quan trọng giúp trong quá trình điều chế, tách chiết hoạt chất trong dược liệu, sản xuất nhiều thuốc như penicillin, aspirin, thuốc mỡ…
• Dung môi còn ứng dụng trong sản xuất keo dán, sản xuất nhựa, cao su, tổng hợp polymer, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ… 
• Dung môi Monoethylene Glycol được sử dụng như một chất truyền nhiệt đối lưu như trong xe hơi. Một số dung môi thích hợp được đưa vào đường truyền khí và xăng để ngăn chặn đông đá vào mùa đông.
• Dung môi còn phục vụ nhiều hoạt động trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu khoa học…

Dung môi dùng để pha sơn

5. Ảnh hưởng của dung môi đến con người và môi trường

Dung môi là một chất không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Bên cạnh những lợi ích của chúng mang lại thì nhiều dung môi cũng có những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường. 

5.1 Tác động của dung môi đối với sức khỏe con người

Dung môi có thể ảnh hưởng tới con người qua nhiều con đường như qua hô hấp, tiếp xúc qua da, qua đường tiêu hóa. Các dung môi có thể gây nhiễm độc thần kinh, tổn thương gan, thận, suy hô hấp, viêm da, ung thư… 

Các dung môi hữu cơ dễ bay hơi nên chúng thường gây ảnh hưởng đến con người khi xâm nhập qua đường hô hấp. Các dung môi như diethyl ether và chloroform được sử dụng như chất gây mê, giảm đau trong y tế. Khi hít phải hơi dung môi có thể xuất hiện các triệu chứng như đau đầu, chóng mặt, hoa mắt, buồn nôn, nôn, co giật, khó thở… Nhiều dung môi gây bất tỉnh đột ngột khi hít phải một lượng lớn. Ví dụ như Toluen có thể gây mất thăng bằng, đau đầu, rối loạn cảm giác khi hít phải 1 lượng nhỏ. Nếu nồng độ cao hơn có thể gây ảo giác, choáng ngất.

Dung môi cũng tác động đến con người qua đường tiêu hóa. Ví dụ như rượu ethanol nếu sử dụng với lượng khuyến cáo có thể kích thích tiêu hóa, an thần nhưng khi lạm dụng sẽ gây ngộ độc, tổn thương gan nghiêm trọng. Ngộ độc khi uống nhầm Methanol rất nghiêm trọng, có thể gây mù vĩnh viễn và thậm chí là tử vong.

Có những loại dung môi tích lũy với lượng đủ lớn trong cơ thể và gây nhiều bệnh lý khác nhau. Điển hình như benzen gây ra các rối loạn về máu, tăng bạch cầu; rối loạn oxy hóa - khử của tế bào, gây xuất huyết, ảnh hưởng đến khả năng sinh sản Cơ thể cũng bị nhiễm độc biểu hiện với các triệu chứng như chóng mặt, buồn nôn,  suy hô hấp, nguy hiểm đến tính mạng. 

5.2 Tác động của dung môi đối với môi trường

Dung môi cũng có những tác động tiêu cực đến môi trường. Các dung môi dễ bay hơi gây ô nhiễm môi trường không khí. Khi các dung môi bị tràn, rò rỉ ngấm vào đất, nước sẽ gây ô nhiễm nguồn đất, ô nhiễm nước mặt, nước ngầm… Theo thống kê có đến 5000 khu vực trên toàn thế giới đã bị ô nhiễm dung môi dưới bề mặt, điều này đặc biệt nguy hại cho sức khỏe nếu các chất ô nhiễm thấm xuống các tầng nước sâu hơn. Ô nhiễm nguồn nước gây nguy hiểm đến các hệ sinh thái dưới nước, các loài thủy sinh, cá, tôm… sống dưới nước. Ô nhiễm để lại nhiều hệ lụy, từ môi trường sống, sức khỏe con người và cả thiên nhiên.

Như vậy ta đã hiểu được dung môi là gì cũng như vai trò của chúng trong đời sống. Dung môi là một thành phần quan trọng, không thể thiếu nên trong khi sử dụng, bảo quản dung môi cần hết sức thận trọng tránh để dung môi bị rò rỉ ra môi trường. Khi tiếp xúc với dung môi chúng ta cần trang bị các trang phục bảo hộ cẩn thận để hạn chế độc tính của chúng đến sức khỏe.