El ギ酸 oメタン酸は、すべての有機酸の中で最も単純で最小の化合物です。 分子式はHCOOHで、水素原子がXNUMXつだけ炭素原子に結合しています。 その名前は、ラテン語でアリを意味するformicaという単語に由来しています。 それは化学の世界でかなり重要な化合物であり、今日広く使用されています。
このため、この記事では、ギ酸、その特性、および重要性について知っておく必要のあるすべてのことを説明します。
主要な機能
XNUMX世紀の自然主義者は、次のような特定の種類の昆虫(殺虫剤)を発見しました。 アリ、シロアリ、ミツバチ、カブトムシ、彼らは彼らの咬傷を苦痛にするこの化合物を分泌します。 さらに、これらの昆虫は、攻撃、防御、および化学的シグナル伝達のメカニズムとしてこの化合物を使用します。
それらは、これと酢酸のような他の酸を霧の形で体から追い出す有毒な腺を持っています。 ギ酸は酢酸(CH3COOH)よりも強力です。 したがって、水に溶解した等量のギ酸は、より低いpHの溶液になります。
イギリスの博物学者ジョン・レイ 1671年にこの化合物の分離を達成しました、多数のアリから抽出。 一方、この化合物の最初の成功した合成は、青酸(HCN)を試薬として使用して、フランスの化学者および物理学者のジョセフ・ゲイ・ルサックによって実行されました。
自然界のギ酸
ギ酸は、バイオマスの成分として、または大気中に、広範囲の化学反応に関与して、陸域レベルで存在する可能性があり、地下、油中、またはその表面の気相でさえも見られます。
バイオマスに関しては、昆虫や植物がこの酸の主な生産者です。 化石燃料が燃えると、ガス状のギ酸が生成されます。 したがって、自動車のエンジンはこの酸を大気中に放出します。
しかし、 地球上にはたくさんのアリが住んでいます、 そしてそれらの間のギ酸の生産は、XNUMX年間に人間の産業によって生産されるメタン酸の量の数千倍です。 森林火災もギ酸のガス源です。
より高いところにある複雑な大気マトリックスでは、ギ酸を合成するための光化学的プロセスが起こります。 この時点で、多くの揮発性有機化合物(VOC)は、UV放射の作用下で分解するか、OHラジカルメカニズムによって酸化されます。 豊かで複雑な大気化学ははるかに 地球上のメタン酸の主な供給源。
ギ酸の原子構造
上の図は、ギ酸の気相二量体の構造を示しています。 白い球は水素原子に対応し、赤い球は酸素原子に対応し、黒い球は炭素原子に対応します。
これらの分子にはXNUMXつのグループが見られます。 ヒドロキシル(-OH)およびホルミル(-CH = O)、 水素結合を形成することができます。 これらの相互作用はOHOタイプであり、ヒドロキシル基がHドナーであり、ホルミル基がOドナーです。
ただし、炭素原子に結合したHにはこの能力がありません。 これらの相互作用は非常に強く、OH基の水素は電子不足のH原子のためにより酸性になります。 したがって、 この水素はさらにブリッジを安定させます。 上記の結果として、ギ酸は個々の分子としてではなく、二量体として存在します。
温度が下がると、二量体は水素結合を配向して他の二量体と最も安定した構造を作り、メタン酸の無限のアルファ鎖とベータ鎖をもたらします。 この結晶構造 それは、圧力や温度など、それに作用する物理的変数に依存します。。 したがって、チェーンはコンバーチブルです。 圧力が極端なレベルまで上昇すると、鎖はギ酸の結晶性ポリマーと見なされるのに十分に圧縮されます。
プロパティ
ギ酸の主な特性の説明に焦点を当てます。
- メタン酸は 室温で無色の液体で、強い刺激臭があります。 分子量は46g / mol、融点は8,4℃、沸点は100,8℃で、水よりも高くなっています。
- 水およびエーテル、アセトン、メタノール、エタノールなどの極性有機溶媒と混和します。
- 逆に、ベンゼンやトルエンなどの芳香族溶媒では、ギ酸の構造に炭素原子が少ないため、溶解性が低くなります。
- pKaは3,77で、 これは酢酸よりも酸性です。これは、メチル基が3つの酸素によって酸化された炭素原子に電子密度を提供するために説明できます。 これにより、プロトン(CHXNUMXCOOH、HCOOH)の酸性度がわずかに低下します。
- 酸が脱プロトン化されたら、ギ酸アニオンHCOOに変換されます-、XNUMXつの酸素原子間の負電荷を非局在化します。 したがって、それは安定した陰イオンであり、ギ酸の高い酸性度の原因です。
ギ酸の使用
食品および農業産業
メタン酸と同じくらい有害で、 抗菌効果により食品防腐剤として十分な濃度で使用されています。 農業で使用されているのと同じ理由で、殺虫性もあります。 また、草に防腐効果があり、家畜の腸内ガスを防ぐのに役立ちます。
テキスタイルおよびフットウェア業界
繊維産業で繊維を染色および精製するために使用され、おそらくこの酸の最も一般的な使用法です。 ギ酸は、皮革の加工とこの素材の脱毛に使用されます。 その脱脂作用。 ギ酸の脱プロトン化はギ酸アニオンHCOO-に変換され、XNUMXつの酸素原子間の負電荷を非局在化します。 したがって、それは安定した陰イオンであり、ギ酸の高い酸性度の原因です。
交通安全
特定の産業用途に加えて、ギ酸誘導体(フォーマット)はスイスとオーストリアの冬の道路で使用されています 事故のリスクを減らすために。 この処理は、食卓塩を使用するよりも効果的です。
この情報で、ギ酸、その構造、およびその使用法についてさらに学ぶことができることを願っています。