El mierenzuur o Methaanzuur is de eenvoudigste en kleinste verbinding van alle organische zuren. Het heeft de molecuulformule HCOOH met slechts één waterstofatoom gebonden aan een koolstofatoom. De naam komt van het woord formica, wat mier betekent in het Latijn. Het is een vrij belangrijke verbinding in de wereld van de chemie en wordt tegenwoordig veel gebruikt.
Om deze reden gaan we dit artikel wijden om u alles te vertellen wat u moet weten over mierenzuur, de kenmerken en het belang ervan.
hoofdkenmerken
Vijftiende-eeuwse natuuronderzoekers ontdekten dat bepaalde soorten insecten (termiciden), zoals: mieren, termieten, bijen en kevers, scheiden ze deze verbinding af die hun beten pijnlijk maakt. Bovendien gebruiken deze insecten deze verbinding als aanvals-, verdedigings- en chemische signalering.
Ze hebben giftige klieren die dit en andere zuren, zoals azijnzuur, in de vorm van een nevel uit het lichaam verdrijven. Mierenzuur is sterker dan azijnzuur (CH3COOH); daarom zal een gelijke hoeveelheid mierenzuur opgelost in water resulteren in een oplossing met een lagere pH.
Engelse natuuronderzoeker John Ray bereikte de isolatie van deze verbinding in 1671, gewonnen uit een groot aantal mieren. Aan de andere kant werd de eerste succesvolle synthese van deze verbinding uitgevoerd door de Franse chemicus en natuurkundige Joseph Gay-Lussac met blauwzuur (HCN) als reagens.
mierenzuur in de natuur
Mierenzuur kan op terrestrische niveaus voorkomen, als een bestanddeel van biomassa of in de atmosfeer, deelnemen aan een breed scala aan chemische reacties, het kan zelfs ondergronds, in olie of in de gasfase op het oppervlak worden gevonden.
In termen van biomassa zijn insecten en planten de belangrijkste producenten van dit zuur. Wanneer fossiele brandstoffen verbranden, produceren ze gasvormig mierenzuur; daarom geven automotoren dit zuur af aan de atmosfeer.
Echter er leven veel mieren op aarde, en de productie van mierenzuur tussen hen is duizenden keren groter dan de hoeveelheid methaanzuur die door de menselijke industrie in één jaar wordt geproduceerd. Bosbranden zijn ook een gasvormige bron van mierenzuur.
Hoger in de complexe atmosferische matrix vinden fotochemische processen plaats voor de synthese van mierenzuur. Op dit punt worden veel vluchtige organische stoffen (VOS) afgebroken onder invloed van UV-straling of worden ze geoxideerd door het OH-radicaalmechanisme. De rijke en complexe atmosferische chemie is veruit de belangrijkste bron van methaanzuur op aarde.
Atomaire structuur van mierenzuur
De figuur hierboven toont de structuur van het dimeer in de gasfase van mierenzuur. De witte bollen komen overeen met waterstofatomen, de rode met zuurstofatomen en de zwarte met koolstofatomen.
In deze moleculen zijn twee groepen te zien: hydroxyl (-OH) en formyl (-CH=O), die in staat zijn waterstofbruggen te vormen. Deze interacties zijn van het OHO-type, waarbij de hydroxylgroep de H-donor is en de formylgroep de O-donor.
H gebonden aan koolstofatomen mist dit vermogen echter. Deze interacties zijn erg sterk en de waterstof in de OH-groep is zuurder vanwege het elektronendeficiënte H-atoom; Dus, deze waterstof stabiliseert de brug verder. Als gevolg van het bovenstaande bestaat mierenzuur als een dimeer en niet als een individueel molecuul.
Naarmate de temperatuur daalt, oriënteert het dimeer zijn waterstofbindingen om de meest stabiele structuur te creëren met andere dimeren, wat resulteert in oneindige alfa- en bètaketens van methaanzuur. Deze kristalstructuur Het hangt af van de fysieke variabelen die erop inwerken, zoals druk en temperatuur.. Daarom is de string converteerbaar. Als de druk tot extreme niveaus wordt verhoogd, worden de ketens voldoende samengedrukt om als een kristallijn polymeer van mierenzuur te worden beschouwd.
EIGENDOMMEN
We gaan ons concentreren op het beschrijven van de belangrijkste eigenschappen van mierenzuur:
- methaanzuur is een kleurloze vloeistof op kamertemperatuur met een sterke penetrante geur. Het heeft een molecuulgewicht van 46 g/mol, een smeltpunt van 8,4ºC en een kookpunt van 100,8ºC, hoger dan dat van water.
- Mengbaar met water en polaire organische oplosmiddelen zoals ether, aceton, methanol en ethanol.
- Daarentegen is het in aromatische oplosmiddelen zoals benzeen en tolueen slecht oplosbaar omdat mierenzuur weinig koolstofatomen in zijn structuur heeft.
- Het heeft een pKa van 3,77, wat zuurder is dan azijnzuur, wat kan worden verklaard omdat de methylgroep elektronendichtheid geeft aan het koolstofatoom dat is geoxideerd door twee zuurstofatomen. Dit resulteert in een lichte afname van de zuurgraad van de protonen (CH3COOH, HCOOH).
- Zodra het zuur is gedeprotoneerd, wordt omgezet in het formaatanion HCOO-, die de negatieve lading tussen de twee zuurstofatomen delokaliseert. Daarom is het een stabiel anion en is het verantwoordelijk voor de hoge zuurgraad van mierenzuur.
Gebruik van mierenzuur
De voedsel- en landbouwindustrie
Even schadelijk als methaanzuur, het wordt in voldoende concentraties gebruikt als conserveermiddel voor levensmiddelen vanwege de antibacteriële werking. Om dezelfde reden dat het in de landbouw wordt gebruikt, heeft het ook insecticide eigenschappen. Het heeft ook een antiseptische werking op grassen en helpt darmgas bij landbouwhuisdieren te voorkomen.
De textiel- en schoenenindustrie
Het wordt in de textielindustrie gebruikt om textiel te verven en te verfijnen en is waarschijnlijk het meest voorkomende gebruik van dit zuur. Mierenzuur wordt gebruikt voor de verwerking van leer en het ontharen van dit materiaal door: zijn ontvettende werking. Deprotonering van mierenzuur wordt omgezet in het formiaat-anion HCOO-, dat de negatieve lading tussen de twee zuurstofatomen delokaliseert. Daarom is het een stabiel anion en is het verantwoordelijk voor de hoge zuurgraad van mierenzuur.
Verkeersveiligheid
Naast de gespecificeerde industriële toepassingen worden mierenzuurderivaten (formaat) gebruikt op winterwegen in Zwitserland en Oostenrijk om het risico op ongevallen te verminderen. Deze behandeling is effectiever dan het gebruik van keukenzout.
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over mierenzuur, de structuur en het gebruik ervan.