El 개미산 o 메탄산은 모든 유기산 중에서 가장 단순하고 작은 화합물입니다. 그것은 탄소 원자에 결합된 단 하나의 수소 원자를 가진 분자식 HCOOH를 갖는다. 그 이름은 라틴어로 개미를 의미하는 단어 formica에서 유래합니다. 그것은 화학 세계에서 상당히 중요한 화합물이며 오늘날 널리 사용됩니다.
이러한 이유로 우리는 이 기사를 개미산, 그 특성 및 중요성에 대해 알아야 할 모든 것을 알려드리고자 합니다.
주요 기능
XNUMX세기 박물학자들은 다음과 같은 특정 유형의 곤충(살충제)을 발견했습니다. 개미, 흰개미, 꿀벌 및 딱정벌레, 그들은 물기를 고통스럽게 만드는이 화합물을 분비합니다. 또한, 이 곤충은 이 화합물을 공격, 방어 및 화학적 신호 전달 메커니즘으로 사용합니다.
그들은 이 산과 아세트산과 같은 다른 산을 안개 형태로 몸에서 배출하는 독성 땀샘을 가지고 있습니다. 포름산은 아세트산(CH3COOH)보다 강합니다. 따라서 동일한 양의 포름산이 물에 용해되면 pH가 더 낮은 용액이 생성됩니다.
영국의 박물학자 존 레이 1671년에 이 화합물을 분리, 많은 개미에서 추출. 한편, 이 화합물의 성공적인 합성은 프랑스의 화학자이자 물리학자인 Joseph Gay-Lussac에 의해 시안화수소산(HCN)을 시약으로 사용하여 수행되었습니다.
자연의 개미산
포름산은 바이오 매스의 구성 요소 또는 대기 중에 다양한 화학 반응에 참여하는 육상 수준에서 존재할 수 있으며 지하, 오일 또는 표면의 기체 상태에서도 발견될 수 있습니다.
바이오매스 측면에서 보면 곤충과 식물이 이 산의 주요 생산자입니다. 화석 연료가 연소되면 가스 형태의 포름산이 생성됩니다. 따라서 자동차 엔진은 이 산을 대기로 방출합니다.
그러나, 지구에는 많은 개미가 살고 있고, 그리고 그들 사이의 개미산 생산은 인간 산업이 XNUMX년 동안 생산하는 메탄산의 양보다 수천 배 더 많습니다. 산불은 또한 개미산의 가스 공급원입니다.
더 높은 곳의 복잡한 대기 매트릭스에서 포름산 합성을 위한 광화학 과정이 발생합니다. 이 시점에서 많은 휘발성 유기 화합물(VOC)은 UV 방사선의 작용으로 분해되거나 OH 라디칼 메커니즘에 의해 산화됩니다. 풍부하고 복잡한 대기 화학은 지구상의 메탄산의 주요 공급원.
개미산의 원자 구조
위의 그림은 개미산의 기상 이량체의 구조를 보여줍니다. 흰색 구체는 수소 원자, 빨간색 구체는 산소 원자, 검은 구체는 탄소 원자에 해당합니다.
이 분자에서 두 그룹을 볼 수 있습니다. 히드록실(-OH) 및 포르밀(-CH=O), 수소 결합을 형성할 수 있는 것. 이러한 상호 작용은 하이드록실 그룹이 H 공여체이고 포르밀 그룹이 O 공여체인 OHO 유형입니다.
그러나 탄소 원자에 결합된 H에는 이러한 능력이 없습니다. 이러한 상호 작용은 매우 강력하며 OH 그룹의 수소는 전자가 부족한 H 원자로 인해 더 산성입니다. 따라서, 이 수소는 다리를 더욱 안정화시킵니다. 위와 같은 결과로 개미산은 개별 분자가 아닌 이량체로 존재하게 된다.
온도가 떨어지면 이량체는 다른 이량체와 가장 안정적인 구조를 만들기 위해 수소 결합의 방향을 지정하여 메탄산의 무한한 알파 및 베타 사슬을 생성합니다. 이 결정 구조 압력 및 온도와 같이 물리적인 변수에 따라 다릅니다.. 따라서 문자열을 변환할 수 있습니다. 압력이 극단적인 수준으로 증가하면 사슬이 포름산의 결정질 중합체로 간주될 만큼 충분히 압축됩니다.
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우리는 개미산의 주요 특성을 설명하는 데 집중할 것입니다.
- 메탄산은 강한 매운 냄새가 나는 상온의 무색 액체. 분자량 46g/mol, 녹는점 8,4ºC, 끓는점 100,8ºC로 물보다 높습니다.
- 물 및 에테르, 아세톤, 메탄올 및 에탄올과 같은 극성 유기 용매와 혼화성.
- 이에 반해 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족 용매에서는 포름산의 구조에 탄소수가 적기 때문에 잘 녹지 않는다.
- pKa는 3,77이고, 이는 메틸기가 두 개의 산소에 의해 산화된 탄소 원자에 전자 밀도를 제공하기 때문에 설명될 수 있는 아세트산보다 더 산성입니다. 이것은 양성자(CH3COOH, HCOOH)의 산도를 약간 감소시킵니다.
- 산이 탈양성자화되면, 포름산 음이온 HCOO-로 전환, 이는 두 산소 원자 사이의 음전하를 비편재화합니다. 따라서 안정적인 음이온이며 포름산의 높은 산도를 담당합니다.
개미산 용도
식품 및 농업 산업
메탄산만큼 해로운, 항균 효과로 식품 보존제로 충분한 농도로 사용. 농업에 사용되는 것과 같은 이유로 살충 효과도 있습니다. 또한 풀에 살균 효과가 있으며 농장 동물의 장내 가스를 예방하는 데 도움이 됩니다.
섬유 및 신발 산업
섬유 산업에서 섬유를 염색하고 정제하는 데 사용되며 아마도 이 산의 가장 일반적인 용도일 것입니다. 포름산은 가죽 가공 및 이 소재의 제모에 사용됩니다. 그것의 탈지 작용. 포름산의 탈양성자화는 두 산소 원자 사이의 음전하를 비편재화하는 포름산 음이온 HCOO-로 전환합니다. 따라서 안정적인 음이온이며 포름산의 높은 산도를 담당합니다.
도로 안전
지정된 산업 용도 외에도 스위스와 오스트리아의 겨울 도로에서 개미산 유도체(형식)가 사용됩니다. 사고의 위험을 줄이기 위해. 이 치료법은 식염을 사용하는 것보다 더 효과적입니다.
이 정보를 통해 포름산, 그 구조 및 용도에 대해 더 많이 배울 수 있기를 바랍니다.