El àcid fòrmic o àcid metanoic és el compost més simple i petit de tots els àcids orgànics. Té la fórmula molecular HCOOH amb només un àtom d'hidrogen unit a un àtom de carboni. El seu nom prové de la paraula formica, que vol dir formiga en llatí. Es tracta d'un compost força important en el món de la química i molt utilitzat actualment.
Per això, dedicarem aquest article a explicar-te tot el que has de saber sobre l'àcid fòrmic, les seves característiques i la seva importància.
característiques principals
Els naturalistes del segle XV van descobrir que certs tipus d'insectes (termicides), com formigues, tèrmits, abelles i escarabats, secreten aquest compost que fa que les seves picades siguin doloroses. A més, aquests insectes utilitzen aquest compost com a mecanisme d'atac, defensa i senyalització química.
Tenen glàndules tòxiques que expulsen aquest i altres àcids, com l'àcid acètic, del cos en forma de boira. L'àcid fòrmic és més fort que l'àcid acètic (CH3COOH); per tant, una quantitat igual dàcid fòrmic dissolta en aigua donarà com a resultat una solució amb un pH més baix.
El naturalista anglès John Ray va aconseguir l'aïllament d'aquest compost el 1671, extret d'un gran nombre de formigues. D'altra banda, la primera síntesi d'aquest compost va ser realitzada pel químic i físic francès Joseph Gay-Lussac usant àcid cianhídric (HCN) com a reactiu.
Àcid fòrmic a la natura
L'àcid fòrmic pot existir a nivells terrestres, com a component de la biomassa oa l'atmosfera, participant en una àmplia gamma de reaccions químiques, fins i tot pot trobar-se sota terra, al petroli o en fase gasosa a la seva superfície.
En termes de biomassa, els insectes i plantes són els principals productors d'aquest àcid. Quan els combustibles fòssils es cremen, produeixen àcid fòrmic gasós; per tant, els motors dels automòbils alliberen aquest àcid a l'atmosfera.
No obstant això, hi ha una gran quantitat de formigues vivint a la terra, i la producció d'àcid fòrmic entre elles és milers de vegades més gran que la quantitat d'àcid metanoic produït per la indústria humana en un any. Així mateix, els incendis forestals són una font gasosa d'àcid fòrmic.
Més amunt, a la complexa matriu atmosfèrica, tenen lloc processos fotoquímics per a la síntesi d'àcid fòrmic. En aquest punt, molts compostos orgànics volàtils (COV) es degraden sota l'acció de la radiació UV o s'oxiden pel mecanisme de radicals OH. La rica i complexa química atmosfèrica és, de molt, la principal font d'àcid metanoic a la Terra.
Estructura atòmica de l'àcid fòrmic
La figura anterior mostra lestructura del dímer en fase gasosa de làcid fòrmic. Les esferes blanques corresponen a àtoms d'hidrogen, les vermelles a àtoms d'oxigen i les negres a àtoms de carboni.
Es poden veure dos grups en aquestes molècules: hidroxil (-OH) i formil (-CH=O), els quals són capaços de formar enllaços dhidrogen. Aquestes interaccions són del tipus OHO, on el grup hidroxil és el donant d'H i el grup formil és el donant d'O.
No obstant això, el H unit a àtoms de carboni no té aquesta capacitat. Aquestes interaccions són molt fortes i l'hidrogen al grup OH és més àcid a causa de l'àtom de H deficient en electrons; per tant, aquest hidrogen estabilitza encara més el pont. Com a resultat de l'anterior, l'àcid fòrmic existeix en forma de dímer i no com a molècula individual.
A mesura que baixa la temperatura, el dímer orienta els seus enllaços d'hidrogen per crear l'estructura més estable amb altres dímers, cosa que dóna com a resultat infinites cadenes alfa i beta d'àcid metanoic. Aquesta estructura cristal·lina depèn de les variables físiques que actuen sobre ella com la pressió i la temperatura. Per tant, la cadena és convertible. Si la pressió augmenta a nivells extrems, les cadenes es comprimeixen prou per ser considerades un polímer cristal·lí d'àcid fòrmic.
Propietats
Ens centrarem a descriure quines són les propietats principals de l'àcid fòrmic:
- L'àcid metanoic és un líquid incolor a temperatura ambient amb una forta olor acre. Té un pes molecular de 46 g/mol, un punt de fusió de 8,4 ºC i un punt d'ebullició de 100,8 ºC, superior al de l'aigua.
- Miscible amb aigua i dissolvents orgànics polars com èter, acetona, metanol i etanol.
- Per contra, en dissolvents aromàtics com el benzè i el toluè, és poc soluble perquè l'àcid fòrmic té pocs àtoms de carboni a la seva estructura.
- Té un pKa de 3,77, que és més àcid que l'àcid acètic, cosa que es pot explicar perquè el grup metil aporta densitat electrònica a l'àtom de carboni oxidat per dos oxígens. Això dóna com a resultat una lleugera disminució a l'acidesa dels protons (CH3COOH, HCOOH).
- Quan l'àcid es desprotona, es converteix en l'anió formiat HCOO-, que deslocalitza la càrrega negativa entre els dos àtoms d'oxigen. Per tant, és un anió estable i és responsable de l´alta acidesa de l´àcid fòrmic.
Usos de l'àcid fòrmic
La indústria dels aliments i agricultura
Tan nociu com l'àcid metanoic, s'utilitza en concentracions suficients com a conservant d'aliments a causa del seu efecte antibacterià. Per la mateixa raó que s'usa a l'agricultura, també té propietats insecticides. També té un efecte antisèptic a les pastures i ajuda a prevenir els gasos intestinals en els animals de cria.
La indústria tèxtil i del calçat
S'utilitza a la indústria tèxtil per tenyir i refinar tèxtils i és probablement l'ús més comú d'aquest àcid. L'àcid fòrmic s'utilitza per al processament del cuir i el depilat d'aquest material per la seva acció desgreixant. La desprotonació de l'àcid fòrmic es converteix en l'anió formiat HCOO-, que deslocalitza la càrrega negativa entre els dos àtoms d'oxigen. Per tant, és un anió estable i és responsable de l´alta acidesa de l´àcid fòrmic.
seguretat viària
A més dels usos industrials especificats, els derivats de l'àcid fòrmic (format) es fan servir en carreteres d'hivern a Suïssa i Àustria per reduir el risc d'accidents. Aquest tractament és més efectiu que fer servir sal de taula.
Espero que amb aquesta informació pugueu conèixer més sobre l'àcid fòrmic, la seva estructura i els seus usos.