El ácido fórmico o O ácido metanóico é o composto mais simples e menor de todos os ácidos orgânicos. Tem a fórmula molecular HCOOH com apenas um átomo de hidrogênio ligado a um átomo de carbono. Seu nome vem da palavra formica, que significa formiga em latim. É um composto bastante importante no mundo da química e amplamente utilizado hoje.
Por isso, vamos dedicar este artigo para contar tudo o que você precisa saber sobre o ácido fórmico, suas características e importância.
Características principais
Os naturalistas do século XV descobriram que certos tipos de insetos (termicidas), como formigas, cupins, abelhas e besouros, eles secretam esse composto que torna suas mordidas dolorosas. Além disso, esses insetos utilizam esse composto como mecanismo de ataque, defesa e sinalização química.
Eles têm glândulas tóxicas que expelem este e outros ácidos, como o ácido acético, do corpo na forma de uma névoa. O ácido fórmico é mais forte que o ácido acético (CH3COOH); portanto, uma quantidade igual de ácido fórmico dissolvido em água resultará em uma solução com pH mais baixo.
naturalista inglês John Ray conseguiu o isolamento deste composto em 1671, extraído de um grande número de formigas. Por outro lado, a primeira síntese bem sucedida deste composto foi realizada pelo químico e físico francês Joseph Gay-Lussac usando ácido cianídrico (HCN) como reagente.
ácido fórmico na natureza
O ácido fórmico pode existir em níveis terrestres, como componente da biomassa ou na atmosfera, participando de uma ampla gama de reações químicas, podendo ser encontrado até mesmo no subsolo, no petróleo ou na fase gasosa em sua superfície.
Em termos de biomassa, insetos e plantas são os principais produtores deste ácido. Quando os combustíveis fósseis queimam, eles produzem ácido fórmico gasoso; portanto, os motores dos carros liberam esse ácido na atmosfera.
No entanto, há muitas formigas vivendo na terra, e a produção de ácido fórmico entre eles é milhares de vezes maior do que a quantidade de ácido metanóico produzida pela indústria humana em um ano. Os incêndios florestais também são uma fonte gasosa de ácido fórmico.
Mais acima, na complexa matriz atmosférica, ocorrem processos fotoquímicos para a síntese do ácido fórmico. Nesse ponto, muitos compostos orgânicos voláteis (COVs) se degradam sob a ação da radiação UV ou são oxidados pelo mecanismo do radical OH. A química atmosférica rica e complexa é de longe a principal fonte de ácido metanóico na Terra.
Estrutura atômica do ácido fórmico
A figura acima mostra a estrutura do dímero da fase gasosa do ácido fórmico. As esferas brancas correspondem aos átomos de hidrogênio, as vermelhas aos átomos de oxigênio e as pretas aos átomos de carbono.
Dois grupos podem ser vistos nestas moléculas: hidroxil (-OH) e formil (-CH=O), que são capazes de formar ligações de hidrogênio. Essas interações são do tipo OHO, onde o grupo hidroxila é o doador de H e o grupo formil é o doador de O.
No entanto, o H ligado a átomos de carbono não possui essa capacidade. Essas interações são muito fortes, e o hidrogênio no grupo OH é mais ácido devido ao átomo de H deficiente em elétrons; portanto, este hidrogênio estabiliza ainda mais a ponte. Como resultado do acima, o ácido fórmico existe como um dímero e não como uma molécula individual.
À medida que a temperatura cai, o dímero orienta suas ligações de hidrogênio para criar a estrutura mais estável com outros dímeros, resultando em infinitas cadeias alfa e beta de ácido metanóico. Esta estrutura cristalina Depende das variáveis físicas que agem sobre ele, como pressão e temperatura.. Portanto, a corrente é conversível. Se a pressão for aumentada para níveis extremos, as cadeias são comprimidas o suficiente para serem consideradas um polímero cristalino de ácido fórmico.
Propriedades
Vamos nos concentrar em descrever as principais propriedades do ácido fórmico:
- ácido metanóico é um líquido incolor à temperatura ambiente com um forte odor pungente. Tem um peso molecular de 46g/mol, um ponto de fusão de 8,4ºC e um ponto de ebulição de 100,8ºC, superior ao da água.
- Miscível com água e solventes orgânicos polares como éter, acetona, metanol e etanol.
- Ao contrário, em solventes aromáticos como benzeno e tolueno, é pouco solúvel porque o ácido fórmico possui poucos átomos de carbono em sua estrutura.
- Tem um pKa de 3,77, que é mais ácido que o ácido acético, o que pode ser explicado porque o grupo metil fornece densidade eletrônica ao átomo de carbono oxidado por dois oxigênios. Isso resulta em uma ligeira diminuição na acidez dos prótons (CH3COOH, HCOOH).
- Uma vez que o ácido é desprotonado, é convertido no ânion formato HCOO-, que desloca a carga negativa entre os dois átomos de oxigênio. Portanto, é um ânion estável e é responsável pela alta acidez do ácido fórmico.
Usos de ácido fórmico
A indústria alimentar e agrícola
Tão nocivo quanto o ácido metanóico, é usado em concentrações suficientes como conservante de alimentos devido ao seu efeito antibacteriano. Pela mesma razão que é usado na agricultura, também possui propriedades inseticidas. Ele também tem um efeito anti-séptico em gramíneas e ajuda a prevenir gases intestinais em animais de fazenda.
A indústria têxtil e de calçado
É usado na indústria têxtil para tingir e refinar têxteis e é provavelmente o uso mais comum deste ácido. O ácido fórmico é utilizado para o processamento do couro e a depilação deste material por sua ação desengordurante. A desprotonação do ácido fórmico converte-se no ânion formato HCOO-, que desloca a carga negativa entre os dois átomos de oxigênio. Portanto, é um ânion estável e é responsável pela alta acidez do ácido fórmico.
Segurança rodoviária
Além dos usos industriais especificados, derivados de ácido fórmico (formato) são usados em estradas de inverno na Suíça e na Áustria para reduzir o risco de acidentes. Este tratamento é mais eficaz do que usar sal de mesa.
Espero que com esta informação você possa aprender mais sobre o ácido fórmico, sua estrutura e seus usos.