Dung môi phân cực là gì? So sánh dung môi phân cực và không phân cực

Dung môi phân cực là thành phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực từ hóa học, công nghiệp đến đời sống hàng ngày nhờ khả năng hòa tan hiệu quả các hợp chất có tính phân cực. Do đó, việc hiểu rõ về dung môi phân cực sẽ giúp tối ưu hiệu quả sử dụng. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan từ định nghĩa, phân loại đến ứng dụng thực tiễn và các loại dung môi phân cực phổ biến nhất hiện nay.

Dung môi phân cực là gì?

Dung môi phân cực là các dung môi có phân tử mang moment lưỡng cực (dipole moment) do sự phân bố không đồng đều của điện tích trong phân tử. Điều này xảy ra khi có sự chênh lệch độ âm điện giữa các nguyên tử trong liên kết, dẫn đến một đầu phân tử tích điện dương và đầu kia tích điện âm. Dung môi phân cực thường hòa tan tốt các chất phân cực (như muối, đường) và một số chất ion, theo nguyên tắc “tương tự hòa tan tương tự”.

Phân loại dung môi phân cực

Dung môi phân cực có proton (protic polar solvents)

• Đặc điểm: Có liên kết hydro (H liên kết với O, N, hoặc F), nên có khả năng tạo liên kết hydro với chất tan.
• Ví dụ:
  • Nước (H₂O)
  • Methanol (CH₃OH)
  • Ethanol (C₂H₅OH)
  • Axit axetic (CH₃COOH)
• Ứng dụng: Hòa tan muối, axit, bazơ; được dùng trong phản ứng hóa học cần liên kết hydro.

Dung môi phân cực không có proton (aprotic polar solvents)

• Đặc điểm: Không có liên kết hydro mạnh, không tạo liên kết hydro dễ dàng với chất tan, nhưng vẫn có moment lưỡng cực lớn.
• Ví dụ:
  • Dimethyl sulfoxide (DMSO)
  • Aceton (CH₃COCH₃)
  • Dimethylformamide (DMF)
  • Acetonitrile (CH₃CN)
• Ứng dụng: Thích hợp cho các phản ứng hữu cơ nhạy cảm với liên kết hydro, như phản ứng SN₂.

So sánh dung môi phân cực và dung môi không phân cực

Từ bảng so sánh trên, dễ thấy được:

• Dung môi phân cực: Thích hợp cho các phản ứng cần môi trường ion hóa hoặc liên kết hydro. Ví dụ, nước là dung môi lý tưởng trong sinh học và hóa học vô cơ.
• Dung môi không phân cực: Thường dùng trong hóa học hữu cơ để hòa tan các hợp chất không phân cực như hydrocacbon hoặc lipid.

>> Xem thêm: Dung môi hữu cơ là gì? Phân loại dung môi hữu cơ phổ biến và ứng dụng

Tổng hợp 5 loại dung môi phân cực aprotic phổ biến

Ethyl axetat

• Điểm sôi: 77°C
• Hằng số điện môi: 6.02
• Tỷ trọng: 0.894 g/ml
• Moment phân cực: 1.78 D
• Phân tán (δD): 15.8
• Phân cực (δP): 5.3
• Liên kết hydro (δH): 7.2

Dung môi Ethyl axetat có công thức hoá học CH3-C(=O)-O-CH2-CH3, có đặc tính dễ bay hơi, không hút ẩm, không độc hại cho người dùng, thường được ứng dụng trong ngành sơn, mực in, tách chiết hóa chất.  

Tetrahydrofuran (THF)

• Điểm sôi: 66°C
• Hằng số điện môi: 7.5
• Tỷ trọng: 0.886 g/ml
• Moment phân cực: 1.75 D
• Phân tán (δD): 16.8
• Phân cực (δP) : 5.7
• Liên kết hydro (δH): 8.0

Tetrahydrofuran là dung môi phân cực trung bình, có thể hoà tan nhiều hợp chất hoá học phân cực và không phân cực. Dung môi aprotic THF hoà tan trong nước và có thể tạo thành cấu trúc hydrat clathrat rắn với nước ở nhiệt độ thấp. 

Dichloromethane

• Điểm sôi: 40°C
• Hằng số điện môi: 9.1
• Tỷ trọng: 1.3266 g/ml
• Moment phân cực: 1.60 D
• Phân tán (δD): 17.0
• Phân cực (δP) : 7.3
• Liên kết hydro (δH): 7.1

Dung môi Dichloromethane là dung môi phân cực trung bình có moment lưỡng cực mạnh (1,6 Debye) nên hòa tan tốt nhiều hợp chất hữu cơ. Nhờ đặc tính bay hơi nhanh, điểm sôi thấp và khả năng hòa tan tốt, dung môi Dichloromethane được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, phòng thí nghiệm, y học. 

Acetone

• Điểm sôi: 56 °C
• Hằng số điện môi: 20.7
• Tỷ trọng: 0.786 g/ml
• Moment phân cực: 2.88 D
• Phân tán (δD): 15.5
• Phân cực (δP): 10.4
• Liên kết hydro (δH): 7.0

Dung môi Acetone là một dung môi phân cực sở hữu đặc tính vừa phân cực vừa không phân cực nhờ cấu trúc phân tử gồm liên kết phân cực (C=O) và các nhóm không phân cực (C–CH₃). Acetone được sử dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp như chất tẩy sơn móng tay, dung môi trong sơn, pha loãng nhiên liệu và khử trùng các thiết bị y tế. 

Dimethylformamide (DMF)

• Điểm sôi: 153°C
• Hằng số điện môi: 38
• Tỷ trọng: 0.944 g/ml
• Moment phân cực: 3.82 D
• Phân tán (δD): 17.4
• Phân cực (δP): 13.7
• Liên kết hydro (δH): 11.3

Dimethylformamide (DMF) là dung môi phân cực, hoà tan tốt trong nước, bay hơi chậm, nhiệt độ sôi cao, dễ dàng hoà lẫn với dung môi và hầu hết các chất lỏng hữu cơ. DMF là dung môi lý tưởng cho các phản ứng hóa học. 

Tổng hợp 4 loại dung môi phân cực protic phổ biến

n-Butanol (MEK)

• Điểm sôi: 118°C
• Hằng số điện môi: 18
• Tỷ trọng: 0.810 g/ml
• Moment phân cực: 1.63 D
• Phân tán (δD): 16.0
• Phân cực (δP): 5.7
• Liên kết hydro (δH): 15.8

n-Butanol là một dung môi phổ biến với độ phân cực trung bình, có thể hoà tan các chất không phân cực như dầu mỡ, chất béo và nhiều hợp chất hữu cơ khác. n-Butanol thường được ứng dụng để pha loãng sơn hoặc hệ thống lớp phủ như thuốc nhuộm, mực in,… 

Isopropanol

• Điểm sôi: 82°C
• Hằng số điện môi: 18 
• Tỷ trọng: 0.785 g/ml 
• Moment phân cực: 1.66 D 
• Phân tán (δD): 15.8 
• Phân cực (δP): 6.1
• Liên kết hydro (δH): 16.4

Dung môi Isopropanol là dung môi phân cực protic dạng lỏng, trong suốt, có mùi như cồn. Dung môi có khả năng hòa tan tốt các hợp chất không phân cực nên được ứng dụng trong việc hoà tan dầu mỡ và thường được sử dụng làm dung môi cho sơn, mực in, chất tẩy rửa,… 

Methanol

• Điểm sôi: 65°C
• Hằng số điện môi: 33
• Tỷ trọng: 0.791 g/ml
• Moment phân cực: 1.70 D
• Phân tán (δD): 14.7
• Phân cực (δP): 12.3
• Liên kết hydro (δH): 22.3

Dung môi methanol là chất lỏng không màu, mùi cồn, dễ bay hơi ở nhiệt độ phòng. Methanol có tính phân cực, dễ hoà tan trong nước, rượu, ether, benzen và hầu hết các dung môi hữu cơ. Ngoài ra, dung môi methanol còn có khả năng hòa tan nhiều loại nhựa nhưng ít tan trong dầu và chất béo.   

Nước

• Điểm sôi: 100°C
• Hằng số điện môi: 80
• Tỷ trọng: 1.000 g/ml
• Moment phân cực: 1.85 D
• Phân tán (δD): 15.5
• Phân cực (δP): 16.0
• Liên kết hydro (δH): 42.3

Nước là dung môi phân cực đặc biệt quan trọng và phổ biến nhất trong tự nhiên. Nhờ đặc tính lưỡng cực, nước có khả năng hòa tan hiệu quả nhiều hợp chất phân cực hoặc có tính ion như axit, muối, rượu,… Không chỉ giữ vai trò sống còn trong các quá trình sinh học, nước còn là dung môi tuyệt vời cho nhiều chất vô cơ và hữu cơ, nên được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nấu ăn, làm sạch và giặt tẩy.

Ứng dụng của dung môi phân cực trong đời sống và sản xuất

• Ngành sơn: Dung môi phân cực được dùng với mục đích pha loãng sơn và cải thiện một số đặc tính như tăng độ bám dính, chống ẩm mốc, tăng tốc độ khô. Một số dung môi phổ biến được sử dụng trong ngành sơn là toluene, acetone, xylene,…
• Ngành in ấn: Dung môi phân cực là thành phần thiết yếu trong mực in, giúp điều chỉnh độ nhớt, tốc độ khô và khả năng bám dính trên nhiều bề mặt in. Một số loại dung môi phổ biến được dùng trong công nghiệp sản xuất mực in là Ethyl Acetate, dung môi Xylene, Butyl Carbitol (DBGE)…
• Trong lĩnh vực dược phẩm và y tế: Dung môi phân cực có vai trò quan trọng trong sản xuất dược phẩm từ tách chiết hoạt chất đến điều chế thuốc. Nhờ khả năng hòa tan và ổn định các hợp chất hóa học, nhiều loại thuốc thiết yếu đã được bào chế hiệu quả như penicillin, thuốc mỡ, aspirin, thuốc ho.
• Lĩnh vực mỹ phẩm: Dung môi phân cực giúp hòa tan các thành phần hoạt tính và chất nền trong mỹ phẩm, từ đó cải thiện khả năng thẩm thấu và hiệu quả sử dụng. Ví dụ: Dung môi ethanol dùng để sản xuất nước hoa, dung môi etyl axetat hay dung môi acetone dùng trong sản xuất sơn móng tay, tẩy trắng sơn móng tay…
• Trong công nghiệp ô tô: Monoethylene Glycol là dung môi được dùng như chất truyền nhiệt đối lưu như trong ô tô.
• Nhựa trung gian: Dung môi phân cực được ứng dụng trong quá trình tạo ra nhựa trung gian để sản xuất chai nhựa PET, hộp đựng thực phẩm, màng bao bì,… nhờ khả năng hòa tan nhựa và polymer ở các giai đoạn sản xuất khác nhau.
• Trong nông nghiệp: Dung môi Isophorone được dùng để sản xuất một số loại thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. Tuy nhiên, do tính độc hại và ảnh hưởng đến môi trường, việc sử dụng cần được kiểm soát chặt chẽ và tuân theo hướng dẫn.
• Phòng thí nghiệm và nghiên cứu: Dung môi phân cực là có vai trò quan trọng trong các thí nghiệm hóa học, sinh học và nghiên cứu khoa học – từ phân tích mẫu, chiết xuất, tinh chế đến phản ứng tổng hợp.

>> Xem thêm:

• Gợi ý TOP 5 hóa chất tẩy sơn phổ biến và lưu ý sử dụng
• Dung môi pha mực in là gì? Phân loại chức năng và tiêu chí chọn

Vai trò của dung môi phân cực đối với mực in

Dung môi phân cực trong mực in gốc dung môi (solvent-based ink), như mực in ống đồng hoặc in flexo, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng mực, hiệu quả in ấn và tương thích với các loại bề mặt in. Dưới đây là các vai trò cụ thể của dung môi phân cực (như dung môi Ethanol, dung môi Isopropanol, dung môi Ethyl Acetate, dung môi MEK):

Hòa tan các thành phần phân cực trong mực

• Chức năng: Dung môi phân cực có khả năng hòa tan các thành phần phân cực trong mực, bao gồm:
  • Nhựa phân cực: Như nhựa vinyl, nitrocellulose, hoặc polyacrylate, thường được sử dụng làm chất kết dính trong mực in.
  • Chất màu (pigment): Một số chất màu hữu cơ có tính phân cực, cần dung môi phân cực để phân tán đều.
  • Phụ gia: Các chất phụ gia như chất làm ướt hoặc chất chống tạo bọt thường yêu cầu dung môi phân cực để hòa tan hoàn toàn.
• Ví dụ: Ethanol hoặc dung môi MEK giúp hòa tan nhựa nitrocellulose trong mực in ống đồng, đảm bảo mực đồng nhất và không bị vón cục.

Điều chỉnh độ nhớt của mực

• Chức năng: Dung môi phân cực giúp kiểm soát độ nhớt của mực, đảm bảo mực có độ chảy phù hợp với hệ thống in (ống đồng hoặc flexo).
  • Độ nhớt quá cao có thể gây tắc nghẽn trục in, trong khi độ nhớt quá thấp làm mực loang hoặc không bám tốt.
  • Dung môi phân cực như Isopropanol hoặc Ethyl Acetate có độ nhớt thấp, dễ dàng điều chỉnh để đạt độ nhớt lý tưởng (thường 20-30 giây đo bằng cốc đo số 4).
• Ví dụ: Trong in ống đồng trên màng PET, Ethyl Acetate được thêm vào để giảm độ nhớt, giúp mực chảy đều và tạo lớp in mỏng, sắc nét.

>> Xem thêm: 

• Dung môi pha mực PET là gì? Vai trò và gợi ý 4 loại dung môi phổ biến
• Dung môi pha mực in ống đồng: Vai trò, ứng dụng và các loại dung môi phổ biến

Tăng tốc độ khô của mực

• Chức năng: Dung môi phân cực thường có tốc độ bay hơi nhanh (như MEK với nhiệt độ sôi ~80°C, Ethanol ~78°C), giúp mực khô nhanh sau khi in, đặc biệt quan trọng trong in tốc độ cao. Điều này ngăn hiện tượng lem mực, dính mực giữa các lớp màng hoặc trên trục in.
• Ví dụ: Dung môi MEK được sử dụng trong mực in ống đồng để đảm bảo mực khô nhanh trên màng OPP, phù hợp với dây chuyền in bao bì thực phẩm tốc độ cao.

>> Xem thêm: Dung môi pha mực OPP: Thành phần chính, vai trò và lưu ý sử dụng

Cải thiện độ bám dính trên bề mặt phân cực

• Chức năng: Dung môi phân cực tương thích tốt với các bề mặt có tính phân cực nhẹ, như màng PET hoặc màng nhựa đã được xử lý Corona (tăng độ căng bề mặt). Chúng giúp mực thấm tốt hơn vào bề mặt, cải thiện độ bám dính và độ bền của lớp mực.
• Ví dụ: Dung môi Ethyl Acetate trong mực in ống đồng giúp tăng độ bám dính trên màng PET dùng cho bao bì mỹ phẩm, đảm bảo bản in không bị bong tróc khi tiếp xúc với môi trường ẩm hoặc hóa chất.

Hỗ trợ phân tán màu và cải thiện chất lượng bản in

• Chức năng: Dung môi phân cực giúp phân tán đều chất màu trong mực, đảm bảo màu sắc đồng nhất, tươi sáng và không bị loang. Chúng cũng cải thiện độ mịn của lớp mực, giúp bản in sắc nét, đặc biệt với các chi tiết nhỏ hoặc hình ảnh phức tạp.
• Ví dụ: Ethanol hoặc Isopropanol được sử dụng để phân tán chất màu trong mực in flexo, tạo ra bản in bao bì thực phẩm với màu sắc rực rỡ trên màng OPP.

Tương thích với hỗn hợp dung môi

• Chức năng: Dung môi phân cực thường được kết hợp với dung môi không phân cực (như Toluene, Xylene) để tạo ra hệ dung môi cân bằng, đáp ứng yêu cầu của cả bề mặt phân cực và không phân cực.
  • Ví dụ: Hỗn hợp MEK (phân cực) và dung môi Toluene (không phân cực) trong mực in ống đồng giúp mực bám tốt trên cả màng PET (phân cực nhẹ) và PE (không phân cực).
• Lợi ích: Sự kết hợp này tối ưu hóa hiệu suất mực, từ độ bám dính, tốc độ khô đến chất lượng bản in.

Giảm tác động môi trường (trong một số trường hợp)

• Chức năng: Một số dung môi phân cực như Ethanol hoặc Isopropanol ít độc hơn so với dung môi không phân cực như Toluene, giúp giảm tác động đến sức khỏe người lao động và môi trường. Chúng thường được ưu tiên trong các ứng dụng in bao bì thực phẩm, nơi yêu cầu an toàn cao.
• Ví dụ: Ethanol được sử dụng thay thế một phần MEK trong mực in ống đồng để in bao bì thực phẩm, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm (FDA hoặc EU).

Lưu ý khi sử dụng dung môi phân cực

• An toàn: Dung môi phân cực như MEK hoặc Ethyl Acetate dễ cháy và có thể gây kích ứng hô hấp, cần sử dụng trong môi trường thông thoáng với thiết bị bảo hộ.
• Tương thích bề mặt: Hiệu quả của dung môi phân cực phụ thuộc vào việc xử lý bề mặt màng (như xử lý Corona để đạt độ căng bề mặt 38-42 dyne/cm).
• Tỷ lệ pha trộn: Cần điều chỉnh tỷ lệ dung môi phân cực và không phân cực phù hợp với loại màng, mực, và điều kiện in để đạt hiệu quả tối ưu.

Dung môi phân cực có khả năng hòa tốt các chất phân cực và một số chất ion, thường được ứng dụng trong ngành sơn, mực in, tách chiết hóa chất. Tuy nhiên, tùy thuộc vào quá trình ứng dụng và yêu cầu về nhu cầu khách hàng, kỹ thuật viên cần đủ chuyên môn và kiến thức lựa chọn loại dung môi phân cực phù hợp. Đồng thời, kỹ thuật viên cân trang bị đầy đủ bảo hộ, tiêu chuẩn chất lượng nơi làm việc để tránh gây ra vấn đề sức khỏe không mong muốn.

Tags: dung môi pha sẵn, dung môi pha sơn, dung môi công nghiệp, dung môi tẩy rửa, dung môi sơn dầu, dung môi pha keo, hóa chất công nghiệp, hóa chất tẩy sơn

Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu hơn về các loại dung môi phân cực cùng những ứng dụng thiết thực trong đời sống và sản xuất. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp dung môi chất lượng, phù hợp tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu riêng biệt, đừng ngần ngại liên hệ K-Chem để được đội ngũ chuyên gia hỗ trợ tư vấn và cung cấp công thức dung môi tùy chỉnh tối ưu nhất.

CÔNG TY TNHH K-CHEM VIỆT NAM

• Địa chỉ: Đường N6B, Lô F, Cụm Công Nghiệp Phú Chánh 1, Phường Phú Chánh, TP. Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương, Việt Nam
• Tel: +84 274 362 0218
• Email: info@k-chem.vn