El Ameisensäure o Methansäure ist die einfachste und kleinste Verbindung aller organischen Säuren. Es hat die Summenformel HCOOH mit nur einem Wasserstoffatom, das an ein Kohlenstoffatom gebunden ist. Sein Name kommt von dem Wort Formica, was auf Latein Ameise bedeutet. Es ist eine ziemlich wichtige Verbindung in der Welt der Chemie und heute weit verbreitet.
Aus diesem Grund widmen wir Ihnen in diesem Artikel alles, was Sie über Ameisensäure, ihre Eigenschaften und Bedeutung wissen müssen.
Schlüsselmerkmale
Naturforscher des XNUMX. Jahrhunderts entdeckten, dass bestimmte Arten von Insekten (Termizide), wie z Ameisen, Termiten, Bienen und Käfer, sie scheiden diese Verbindung aus, die ihre Bisse schmerzhaft macht. Darüber hinaus verwenden diese Insekten diese Verbindung als Angriffs-, Verteidigungs- und chemische Signalübertragungsmechanismus.
Sie haben giftige Drüsen, die diese und andere Säuren wie Essigsäure in Form eines Nebels aus dem Körper ausstoßen. Ameisensäure ist stärker als Essigsäure (CH3COOH); Daher führt eine gleiche Menge Ameisensäure, die in Wasser gelöst ist, zu einer Lösung mit einem niedrigeren pH-Wert.
Englischer Naturforscher John Ray gelang 1671 die Isolierung dieser Verbindung, extrahiert aus einer großen Anzahl von Ameisen. Andererseits wurde die erste erfolgreiche Synthese dieser Verbindung von dem französischen Chemiker und Physiker Joseph Gay-Lussac unter Verwendung von Blausäure (HCN) als Reagenz durchgeführt.
Ameisensäure in der Natur
Ameisensäure kann auf terrestrischer Ebene, als Bestandteil von Biomasse oder in der Atmosphäre existieren und an einer Vielzahl chemischer Reaktionen teilnehmen, sie kann sogar unterirdisch, in Öl oder in der Gasphase an ihrer Oberfläche gefunden werden.
In Bezug auf Biomasse sind Insekten und Pflanzen die Hauptproduzenten dieser Säure. Wenn fossile Brennstoffe verbrennen, entsteht gasförmige Ameisensäure; Daher setzen Automotoren diese Säure in die Atmosphäre frei.
Jedoch Auf der Erde leben viele Ameisen, und die Produktion von Ameisensäure zwischen ihnen ist tausendmal größer als die Menge an Methansäure, die von der menschlichen Industrie in einem Jahr produziert wird. Auch Waldbrände sind eine gasförmige Quelle von Ameisensäure.
Weiter oben, in der komplexen atmosphärischen Matrix, finden photochemische Prozesse zur Synthese von Ameisensäure statt. An dieser Stelle werden viele flüchtige organische Verbindungen (VOCs) unter Einwirkung von UV-Strahlung abgebaut oder durch den Mechanismus der OH-Radikale oxidiert. Die reiche und komplexe atmosphärische Chemie ist bei weitem die Hauptquelle für Methansäure auf der Erde.
Atomstruktur von Ameisensäure
Die obige Abbildung zeigt die Struktur des Gasphasendimers von Ameisensäure. Die weißen Kugeln entsprechen Wasserstoffatomen, die roten Sauerstoffatomen und die schwarzen Kohlenstoffatomen.
In diesen Molekülen sind zwei Gruppen zu sehen: Hydroxyl (-OH) und Formyl (-CH=O), die in der Lage sind, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. Diese Wechselwirkungen sind vom OHO-Typ, wobei die Hydroxylgruppe der H-Donor und die Formylgruppe der O-Donor ist.
An Kohlenstoffatome gebundenes H fehlt jedoch diese Fähigkeit. Diese Wechselwirkungen sind sehr stark, und der Wasserstoff in der OH-Gruppe ist aufgrund des elektronenarmen H-Atoms saurer; Daher, dieser Wasserstoff stabilisiert die Brücke weiter. Infolgedessen existiert Ameisensäure als Dimer und nicht als einzelnes Molekül.
Wenn die Temperatur sinkt, richtet das Dimer seine Wasserstoffbrücken so aus, dass es mit anderen Dimeren die stabilste Struktur bildet, was zu unendlichen Alpha- und Beta-Ketten von Methansäure führt. Diese Kristallstruktur Sie hängt von den einwirkenden physikalischen Größen wie Druck und Temperatur ab.. Daher ist die Kette umrüstbar. Wenn der Druck auf extreme Werte erhöht wird, werden die Ketten so stark komprimiert, dass sie als kristallines Polymer von Ameisensäure betrachtet werden können.
Ortschaften
Wir werden uns auf die Beschreibung der Haupteigenschaften von Ameisensäure konzentrieren:
- Methansäure ist bei Raumtemperatur eine farblose Flüssigkeit mit einem stark stechenden Geruch. Es hat ein Molekulargewicht von 46 g/mol, einen Schmelzpunkt von 8,4 °C und einen Siedepunkt von 100,8 °C, was höher ist als der von Wasser.
- Mischbar mit Wasser und polaren organischen Lösungsmitteln wie Ether, Aceton, Methanol und Ethanol.
- Im Gegensatz dazu ist es in aromatischen Lösungsmitteln wie Benzol und Toluol schlecht löslich, da Ameisensäure in ihrer Struktur wenige Kohlenstoffatome hat.
- Es hat einen pKa-Wert von 3,77, die saurer ist als Essigsäure, was erklärt werden kann, weil die Methylgruppe dem durch zwei Sauerstoffatome oxidierten Kohlenstoffatom Elektronendichte verleiht. Dadurch nimmt die Acidität der Protonen (CH3COOH, HCOOH) leicht ab.
- Sobald die Säure deprotoniert ist, wird in das Formiat-Anion HCOO-, wodurch die negative Ladung zwischen den beiden Sauerstoffatomen delokalisiert wird. Daher ist es ein stabiles Anion und für den hohen Säuregehalt von Ameisensäure verantwortlich.
Ameisensäure verwendet
Die Lebensmittel- und Landwirtschaftsindustrie
So schädlich wie Methansäure, es wird aufgrund seiner antibakteriellen Wirkung in ausreichender Konzentration als Lebensmittelkonservierungsmittel eingesetzt. Aus dem gleichen Grund, aus dem es in der Landwirtschaft verwendet wird, hat es auch insektizide Eigenschaften. Außerdem wirkt es antiseptisch auf Gräser und hilft Darmgasen bei Nutztieren vorzubeugen.
Die Textil- und Schuhindustrie
Sie wird in der Textilindustrie zum Färben und Veredeln von Textilien verwendet und ist wohl die häufigste Verwendung dieser Säure. Ameisensäure wird für die Verarbeitung von Leder und die Enthaarung dieses Materials durch verwendet seine entfettende Wirkung. Die Deprotonierung von Ameisensäure wandelt sich in das Formiatanion HCOO- um, das die negative Ladung zwischen den beiden Sauerstoffatomen delokalisiert. Daher ist es ein stabiles Anion und für den hohen Säuregehalt von Ameisensäure verantwortlich.
Verkehrssicherheit
Neben den angegebenen industriellen Verwendungen werden Ameisensäurederivate (Format) auf winterlichen Straßen in der Schweiz und in Österreich eingesetzt um das Unfallrisiko zu verringern. Diese Behandlung ist effektiver als die Verwendung von Kochsalz.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über Ameisensäure, ihre Struktur und ihre Verwendung erfahren können.