甲酸：它是什么、特性、化学结构和用途

El 甲酸 o 甲酸是所有有机酸中最简单和最小的化合物。它的分子式为 HCOOH，只有一个氢原子与一个碳原子键合。它的名字来源于formica这个词，在拉丁语中是蚂蚁的意思。它是化学世界中一种相当重要的化合物，并且在今天被广泛使用。

出于这个原因，我们将在这篇文章中专门向您介绍您需要了解的有关甲酸、其特性和重要性的所有信息。

主要特点

XNUMX 世纪的博物学家发现某些类型的昆虫（杀白蚁剂），例如 蚂蚁、白蚁、蜜蜂和甲虫，他们分泌这种化合物，使他们的叮咬痛苦。此外，这些昆虫使用这种化合物作为攻击、防御和化学信号传导的机制。

它们有有毒的腺体，可以将这种酸和其他酸（如乙酸）以雾的形式从体内排出。甲酸比乙酸（CH3COOH）强；因此，等量的甲酸溶解在水中会导致溶液的 pH 值较低。

英国博物学家约翰雷 1671年分离出这种化合物，从大量蚂蚁中提取。另一方面，该化合物的首次成功合成是由法国化学家和物理学家 Joseph Gay-Lussac 使用氢氰酸 (HCN) 作为试剂进行的。

甲酸可以存在于陆地水平，作为生物质的一种成分或存在于大气中，参与广泛的化学反应，甚至可以在地下、油中或在其表面的气相中找到。

在生物质方面，昆虫和植物是这种酸的主要生产者。当化石燃料燃烧时，它们会产生气态甲酸；因此，汽车发动机会将这种酸释放到大气中。

然而， 地球上有很多蚂蚁， 它们之间的甲酸产量是人类工业一年生产甲酸的数千倍。森林火灾也是甲酸的气态来源。

更高的地方，在复杂的大气基质中，发生了合成甲酸的光化学过程。此时，许多挥发性有机化合物 (VOC) 在紫外线辐射的作用下降解或被 OH 自由基机制氧化。迄今为止，丰富而复杂的大气化学 地球上甲酸的主要来源。

上图显示了甲酸气相二聚体的结构。白色球体对应于氢原子，红色球体对应于氧原子，黑色球体对应于碳原子。

在这些分子中可以看到两组： 羟基（-OH）和甲酰基（-CH=O）， 能够形成氢键。这些相互作用属于 OHO 类型，其中羟基是 H 供体，甲酰基是 O 供体。

然而，与碳原子结合的 H 缺乏这种能力。这些相互作用非常强，由于缺电子的氢原子，OH 基团中的氢更酸性；因此， 这种氢进一步稳定了桥。 由于上述原因，甲酸以二聚体而非单个分子的形式存在。

随着温度的下降，二聚体会调整其氢键的方向，从而与其他二聚体形成最稳定的结构，从而产生无限的甲酸 α 和 β 链。这种晶体结构 它取决于作用于它的物理变量，例如压力和温度。. 因此，字符串是可转换的。如果压力增加到极端水平，则链被压缩到足以被认为是甲酸的结晶聚合物。

我们将重点描述甲酸的主要特性：

甲酸是 室温下为无色液体，有强烈刺激性气味. 分子量46g/mol，熔点8,4ºC，沸点100,8ºC，高于水。
与水和极性有机溶剂如乙醚、丙酮、甲醇和乙醇混溶。
相反，在苯、甲苯等芳香族溶剂中，由于甲酸结构中的碳原子少，溶解性较差。
它的 pKa 为 3,77， 它比乙酸酸性更强，这可以解释为甲基为被两个氧氧化的碳原子提供电子密度。这导致质子（CH3COOH、HCOOH）的酸度略有下降。
一旦酸被去质子化, 转化为甲酸阴离子 HCOO-，它使两个氧原子之间的负电荷离域。因此，它是一种稳定的阴离子，是甲酸高酸度的原因。

与甲酸一样有害， 由于其抗菌作用，它以足够的浓度用作食品防腐剂. 出于与农业相同的原因，它也具有杀虫特性。它还对草具有防腐作用，并有助于防止农场动物的肠道气体。

它在纺织工业中用于染色和提炼纺织品，可能是这种酸最常见的用途。甲酸用于皮革的加工和这种材料的脱毛 它的脱脂作用。 甲酸的去质子化转化为甲酸阴离子 HCOO-，使两个氧原子之间的负电荷离域。因此，它是一种稳定的阴离子，是甲酸高酸度的原因。

除了指定的工业用途外，甲酸衍生物（格式）还用于瑞士和奥地利的冬季道路 降低事故风险。 这种治疗比使用食盐更有效。

我希望通过这些信息，您可以更多地了解甲酸、它的结构和用途。