El mravlja kiselina o Metanska kiselina je najjednostavniji i najmanji spoj svih organskih kiselina. Ima molekulsku formulu HCOOH sa samo jednim atomom vodika vezan za atom ugljika. Ime mu potiče od riječi formica, što na latinskom znači mrav. To je prilično važno jedinjenje u svijetu hemije i danas se široko koristi.
Iz tog razloga, ovaj članak ćemo posvetiti tome da vam kažemo sve što trebate znati o mravljoj kiselini, njenim karakteristikama i značaju.
Glavne karakteristike
Prirodnjaci iz petnaestog veka otkrili su da određene vrste insekata (termicidi), kao npr mravi, termiti, pčele i bube, luče ovo jedinjenje koje njihove ugrize čini bolnim. Osim toga, ovi insekti koriste ovo jedinjenje kao mehanizam napada, odbrane i hemijske signalizacije.
Imaju toksične žlijezde koje izbacuju ovu i druge kiseline, poput octene kiseline, iz tijela u obliku magle. Mravlja kiselina je jača od sirćetne kiseline (CH3COOH); stoga će jednaka količina mravlje kiseline otopljene u vodi rezultirati otopinom s nižim pH.
engleski prirodnjak John Ray postigao izolaciju ovog kompleksa 1671, izvađen iz velikog broja mrava. S druge strane, prvu uspješnu sintezu ovog spoja izveo je francuski hemičar i fizičar Joseph Gay-Lussac koristeći kao reagens cijanovodičnu kiselinu (HCN).
mravlja kiselina u prirodi
Mravlja kiselina može postojati na kopnenim nivoima, kao komponenta biomase ili u atmosferi, učestvujući u širokom spektru hemijskih reakcija, čak se može naći i pod zemljom, u ulju ili u gasovitoj fazi na njenoj površini.
U smislu biomase, insekti i biljke su glavni proizvođači ove kiseline. Kada fosilna goriva sagorevaju, proizvode gasovitu mravlju kiselinu; stoga motori automobila ispuštaju ovu kiselinu u atmosferu.
Međutim, na zemlji živi mnogo mrava, a proizvodnja mravlje kiseline između njih je hiljadama puta veća od količine metanoične kiseline koju ljudska industrija proizvodi u jednoj godini. Šumski požari su takođe gasoviti izvor mravlje kiseline.
Gore, u složenom atmosferskom matriksu, odvijaju se fotohemijski procesi za sintezu mravlje kiseline. U ovom trenutku, mnoga hlapljiva organska jedinjenja (VOC) se razgrađuju pod dejstvom UV zračenja ili se oksidiraju mehanizmom OH radikala. Bogata i složena hemija atmosfere je daleko glavni izvor metanoične kiseline na Zemlji.
Atomska struktura mravlje kiseline
Slika iznad prikazuje strukturu dimera gasne faze mravlje kiseline. Bijele sfere odgovaraju atomima vodika, crvene atomima kisika, a crne atomima ugljika.
U ovim molekulima se mogu vidjeti dvije grupe: hidroksil (-OH) i formil (-CH=O), koji su sposobni da formiraju vodonične veze. Ove interakcije su tipa OHO, gdje je hidroksilna grupa H donor, a formilna grupa O donor.
Međutim, H vezan za atome ugljika nema ovu sposobnost. Ove interakcije su vrlo jake, a vodonik u OH grupi je kiseliji zbog H atoma sa nedostatkom elektrona; dakle, ovaj vodonik dodatno stabilizuje most. Kao rezultat gore navedenog, mravlja kiselina postoji kao dimer, a ne kao pojedinačni molekul.
Kako temperatura pada, dimer usmjerava svoje vodonične veze kako bi stvorio najstabilniju strukturu s drugim dimerima, što rezultira beskonačnim alfa i beta lancima metanoične kiseline. Ova kristalna struktura Zavisi od fizičkih varijabli koje djeluju na njega, kao što su tlak i temperatura.. Dakle, niz je konvertibilan. Ako se pritisak poveća do ekstremnih nivoa, lanci su dovoljno komprimirani da se smatraju kristalnim polimerom mravlje kiseline.
Propiedades
Fokusiraćemo se na opisivanje glavnih svojstava mravlje kiseline:
- metanoična kiselina je bezbojna tečnost na sobnoj temperaturi sa jakim oštrim mirisom. Ima molekularnu težinu od 46 g/mol, tačku topljenja od 8,4ºC i tačku ključanja od 100,8ºC, višu od vode.
- Može se mešati sa vodom i polarnim organskim rastvaračima kao što su eter, aceton, metanol i etanol.
- Naprotiv, u aromatičnim rastvaračima kao što su benzol i toluen, slabo je rastvorljiv jer mravlja kiselina ima malo atoma ugljika u svojoj strukturi.
- Ima pKa od 3,77, koja je kiselija od octene kiseline, što se može objasniti jer metilna grupa daje elektronsku gustinu atomu ugljika oksidiranog sa dva kisika. To rezultira blagim smanjenjem kiselosti protona (CH3COOH, HCOOH).
- Jednom kada je kiselina deprotonirana, se pretvara u formatni anion HCOO-, koji delokalizuje negativni naboj između dva atoma kiseonika. Stoga je stabilan anion i odgovoran je za visoku kiselost mravlje kiseline.
Upotreba mravlje kiseline
Prehrambena i poljoprivredna industrija
Štetna kao metanoična kiselina, koristi se u dovoljnim koncentracijama kao konzervans za hranu zbog svog antibakterijskog djelovanja. Iz istog razloga zbog kojeg se koristi u poljoprivredi, ima i insekticidna svojstva. Također ima antiseptički učinak na trave i pomaže u sprječavanju crijevnih plinova kod domaćih životinja.
Industrija tekstila i obuće
Koristi se u tekstilnoj industriji za bojenje i rafiniranje tekstila i vjerovatno je najčešća upotreba ove kiseline. Mravlja kiselina se koristi za obradu kože i depilaciju ovog materijala njegovo odmašćivanje. Deprotonacija mravlje kiseline pretvara se u formatni anjon HCOO-, koji delokalizuje negativni naboj između dva atoma kiseonika. Stoga je stabilan anion i odgovoran je za visoku kiselost mravlje kiseline.
Sigurnost na putu
Uz navedene industrijske namjene, derivati mravlje kiseline (format) koriste se na zimskim cestama u Švicarskoj i Austriji kako bi se smanjio rizik od nezgoda. Ovaj tretman je efikasniji od upotrebe kuhinjske soli.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o mravljoj kiselini, njenoj strukturi i upotrebi.