El kyselina mravčia o Kyselina metanová je najjednoduchšia a najmenšia zlúčenina zo všetkých organických kyselín. Má molekulový vzorec HCOOH s iba jedným atómom vodíka naviazaným na atóm uhlíka. Jeho názov pochádza zo slova formica, čo v latinčine znamená mravec. Je to pomerne dôležitá zlúčenina vo svete chémie a dnes je široko používaná.
Z tohto dôvodu sa chystáme venovať tento článok, aby sme vám povedali všetko, čo potrebujete vedieť o kyseline mravčej, jej vlastnostiach a význame.
kľúčové vlastnosti
Prírodovedci XNUMX. storočia zistili, že niektoré druhy hmyzu (termicídy), ako napr mravce, termity, včely a chrobáky, vylučujú túto zlúčeninu, ktorá spôsobuje bolestivé uhryznutie. Okrem toho tento hmyz používa túto zlúčeninu ako mechanizmus útoku, obrany a chemickej signalizácie.
Majú toxické žľazy, ktoré vylučujú túto a iné kyseliny, ako je kyselina octová, z tela vo forme hmly. Kyselina mravčia je silnejšia ako kyselina octová (CH3COOH); preto rovnaké množstvo kyseliny mravčej rozpustenej vo vode povedie k roztoku s nižším pH.
Anglický prírodovedec John Ray dosiahol izoláciu tejto zlúčeniny v roku 1671, extrahované z veľkého počtu mravcov. Na druhej strane prvú úspešnú syntézu tejto zlúčeniny uskutočnil francúzsky chemik a fyzik Joseph Gay-Lussac s použitím kyseliny kyanovodíkovej (HCN) ako činidla.
kyselina mravčia v prírode
Kyselina mravčia môže existovať na suchozemskej úrovni, ako súčasť biomasy alebo v atmosfére, zúčastňuje sa širokého spektra chemických reakcií, dokonca sa môže nachádzať pod zemou, v rope alebo v plynnej fáze na jej povrchu.
Z hľadiska biomasy sú hlavnými producentmi tejto kyseliny hmyz a rastliny. Pri spaľovaní fosílnych palív vzniká plynná kyselina mravčia; preto motory áut uvoľňujú túto kyselinu do atmosféry.
Avšak, na Zemi žije veľa mravcov, a produkcia kyseliny mravčej medzi nimi je tisíckrát väčšia ako množstvo kyseliny metanovej vyprodukovanej ľudským priemyslom za jeden rok. Lesné požiare sú tiež plynným zdrojom kyseliny mravčej.
Vyššie, v komplexnej atmosférickej matrici, prebiehajú fotochemické procesy syntézy kyseliny mravčej. V tomto bode mnohé prchavé organické zlúčeniny (VOC) degradujú pôsobením UV žiarenia alebo sú oxidované mechanizmom OH radikálov. Bohatá a zložitá chémia atmosféry je ďaleko hlavný zdroj kyseliny metanovej na Zemi.
Atómová štruktúra kyseliny mravčej
Vyššie uvedený obrázok ukazuje štruktúru diméru kyseliny mravčej v plynnej fáze. Biele gule zodpovedajú atómom vodíka, červené atómom kyslíka a čierne atómom uhlíka.
V týchto molekulách možno vidieť dve skupiny: hydroxyl (-OH) a formyl (-CH=O), ktoré sú schopné vytvárať vodíkové väzby. Tieto interakcie sú typu OHO, kde hydroxylová skupina je donor H a formylová skupina je donor O.
H naviazaný na uhlíkové atómy však túto schopnosť nemá. Tieto interakcie sú veľmi silné a vodík v OH skupine je kyslejší kvôli elektrónovo deficitnému atómu H; teda tento vodík ďalej stabilizuje mostík. V dôsledku vyššie uvedeného existuje kyselina mravčia ako dimér a nie ako individuálna molekula.
Ako teplota klesá, dimér orientuje svoje vodíkové väzby tak, aby vytvorili najstabilnejšiu štruktúru s inými dimérmi, čo vedie k nekonečným alfa a beta reťazcom kyseliny metanovej. Táto kryštálová štruktúra Závisí od fyzikálnych premenných, ktoré naň pôsobia, ako je tlak a teplota.. Preto je struna konvertibilná. Ak sa tlak zvýši na extrémne úrovne, reťazce sú dostatočne stlačené, aby sa mohli považovať za kryštalický polymér kyseliny mravčej.
vlastnosti
Zameriame sa na opis hlavných vlastností kyseliny mravčej:
- kyselina metanová je bezfarebná kvapalina pri izbovej teplote so silným štipľavým zápachom. Má molekulovú hmotnosť 46 g/mol, bod topenia 8,4ºC a bod varu 100,8ºC, vyšší ako má voda.
- Miešateľný s vodou a polárnymi organickými rozpúšťadlami, ako je éter, acetón, metanol a etanol.
- Naopak, v aromatických rozpúšťadlách, ako je benzén a toluén, je zle rozpustný, pretože kyselina mravčia má vo svojej štruktúre málo atómov uhlíka.
- Má pKa 3,77, ktorá je kyslejšia ako kyselina octová, čo možno vysvetliť tým, že metylová skupina poskytuje elektrónovú hustotu atómu uhlíka oxidovanému dvoma kyslíkmi. To má za následok mierny pokles kyslosti protónov (CH3COOH, HCOOH).
- Akonáhle je kyselina deprotonizovaná, sa prevedie na mravčanový anión HCOO-, ktorý delokalizuje záporný náboj medzi dvoma atómami kyslíka. Preto je to stabilný anión a je zodpovedný za vysokú kyslosť kyseliny mravčej.
Použitie kyseliny mravčej
Potravinársky a poľnohospodársky priemysel
Škodlivé ako kyselina metanová, používa sa v dostatočnej koncentrácii ako potravinový konzervant pre svoj antibakteriálny účinok. Z rovnakého dôvodu, ako sa používa v poľnohospodárstve, má aj insekticídne vlastnosti. Pôsobí antisepticky aj na trávy a pomáha predchádzať črevným plynom u hospodárskych zvierat.
Textilný a obuvnícky priemysel
Používa sa v textilnom priemysle na farbenie a zušľachťovanie textílií a je pravdepodobne najbežnejším využitím tejto kyseliny. Kyselina mravčia sa používa na spracovanie kože a depiláciu tohto materiálu jeho odmasťovacie pôsobenie. Deprotonácia kyseliny mravčej sa mení na mravčanový anión HCOO-, ktorý delokalizuje záporný náboj medzi dvoma atómami kyslíka. Preto je to stabilný anión a je zodpovedný za vysokú kyslosť kyseliny mravčej.
Bezpečnosť na cestách
Okrem špecifikovaných priemyselných použití sa deriváty kyseliny mravčej (formát) používajú na zimných cestách vo Švajčiarsku a Rakúsku aby sa znížilo riziko nehôd. Táto liečba je účinnejšia ako používanie kuchynskej soli.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o kyseline mravčej, jej štruktúre a použití.