El Муравьиная кислота o Метановая кислота является самым простым и наименьшим соединением всех органических кислот. Он имеет молекулярную формулу HCOOH, где только один атом водорода связан с атомом углерода. Его название происходит от слова formica, что в переводе с латыни означает муравей. Это довольно важное соединение в мире химии, которое широко используется сегодня.
По этой причине мы собираемся посвятить эту статью тому, чтобы рассказать вам все, что вам нужно знать о муравьиной кислоте, ее характеристиках и важности.
Características principales
Натуралисты пятнадцатого века обнаружили, что некоторые виды насекомых (термициды), такие как муравьи, термиты, пчелы и жуки, они выделяют это соединение, которое делает их укусы болезненными. Кроме того, эти насекомые используют это соединение в качестве механизма атаки, защиты и химической сигнализации.
У них есть ядовитые железы, которые выводят эту и другие кислоты, например уксусную, из организма в виде тумана. Муравьиная кислота сильнее уксусной кислоты (CH3COOH); следовательно, равное количество муравьиной кислоты, растворенной в воде, приведет к раствору с более низким pH.
английский натуралист Джон Рэй добился выделения этого соединения в 1671 г., извлеченный из большого количества муравьев. С другой стороны, первый успешный синтез этого соединения был осуществлен французским химиком и физиком Жозефом Гей-Люссаком с использованием синильной кислоты (HCN) в качестве реагента.
муравьиная кислота в природе
Муравьиная кислота может существовать на земных уровнях, в составе биомассы или в атмосфере, участвуя в широком спектре химических реакций, ее можно найти даже под землей, в нефти или в газовой фазе на ее поверхности.
С точки зрения биомассы, насекомые и растения являются основными производителями этой кислоты. При сгорании ископаемого топлива образуется газообразная муравьиная кислота; поэтому автомобильные двигатели выделяют эту кислоту в атмосферу.
Тем не менее, на земле живет много муравьев, и производство муравьиной кислоты между ними в тысячи раз превышает количество метановой кислоты, производимой человеческой промышленностью за один год. Лесные пожары также являются газообразным источником муравьиной кислоты.
Выше, в сложной атмосферной матрице, происходят фотохимические процессы синтеза муравьиной кислоты. В этот момент многие летучие органические соединения (ЛОС) разлагаются под действием УФ-излучения или окисляются по ОН-радикальному механизму. Богатый и сложный химический состав атмосферы намного главный источник метановой кислоты на Земле.
Атомная структура муравьиной кислоты
На рисунке выше показана структура газофазного димера муравьиной кислоты. Белые сферы соответствуют атомам водорода, красные – атомам кислорода, а черные – атомам углерода.
В этих молекулах можно увидеть две группы: гидроксил (-ОН) и формил (-СН=О), которые способны образовывать водородные связи. Эти взаимодействия относятся к типу OHO, где гидроксильная группа является донором H, а формильная группа является донором O.
Однако H, связанный с атомами углерода, лишен этой способности. Эти взаимодействия очень сильны, а водород в группе ОН более кислый из-за электронодефицитного атома Н; Таким образом, этот водород дополнительно стабилизирует мост. В результате вышеизложенного муравьиная кислота существует в виде димера, а не в виде отдельной молекулы.
Когда температура падает, димер ориентирует свои водородные связи, чтобы создать наиболее стабильную структуру с другими димерами, что приводит к бесконечным альфа- и бета-цепочкам метановой кислоты. Эта кристаллическая структура Это зависит от физических переменных, которые воздействуют на него, таких как давление и температура.. Таким образом, цепь является конвертируемой. Если давление увеличивается до экстремальных уровней, цепи сжимаются настолько, что их можно рассматривать как кристаллический полимер муравьиной кислоты.
свойства
Мы собираемся сосредоточиться на описании основных свойств муравьиной кислоты:
- метановая кислота бесцветная жидкость при комнатной температуре с сильным резким запахом. Он имеет молекулярную массу 46 г/моль, температуру плавления 8,4ºC и температуру кипения 100,8ºC, что выше, чем у воды.
- Смешивается с водой и полярными органическими растворителями, такими как эфир, ацетон, метанол и этанол.
- Напротив, в ароматических растворителях, таких как бензол и толуол, он плохо растворяется, так как муравьиная кислота имеет в своей структуре мало атомов углерода.
- Он имеет pKa 3,77, которая более кислая, чем уксусная кислота, что можно объяснить тем, что метильная группа обеспечивает электронную плотность атому углерода, окисленному двумя атомами кислорода. Это приводит к небольшому снижению кислотности протонов (CH3COOH, HCOOH).
- После депротонирования кислоты, превращается в формиат-анион HCOO-, который делокализует отрицательный заряд между двумя атомами кислорода. Следовательно, это стабильный анион, ответственный за высокую кислотность муравьиной кислоты.
Использование муравьиной кислоты
Пищевая и сельскохозяйственная промышленность
Такой же вредный, как метановая кислота, он используется в достаточных концентрациях в качестве пищевого консерванта из-за его антибактериального действия.. По той же причине, по которой он используется в сельском хозяйстве, он также обладает инсектицидными свойствами. Он также оказывает антисептическое действие на травы и помогает предотвратить образование кишечных газов у сельскохозяйственных животных.
Текстильная и обувная промышленность
Она используется в текстильной промышленности для окрашивания и улучшения текстильных изделий и, вероятно, является наиболее распространенным применением этой кислоты. Муравьиная кислота используется для обработки кожи и депиляции этого материала путем его обезжиривающее действие. Депротонирование муравьиной кислоты превращается в формиат-анион HCOO-, который делокализует отрицательный заряд между двумя атомами кислорода. Следовательно, это стабильный анион, ответственный за высокую кислотность муравьиной кислоты.
Безопасность дорожного движения
Помимо указанного промышленного применения, производные муравьиной кислоты (формат) используются на зимних дорогах в Швейцарии и Австрии. для снижения риска несчастных случаев. Это лечение более эффективно, чем использование поваренной соли.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о муравьиной кислоте, ее структуре и применении.