甲酸

甲酸的用途

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

甲酸配方

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。

自然界中的甲酸

甲酸

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。

甲酸的原子结构

甲酸结构式

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。

物业

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。

甲酸用途

食品和农业产业

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。

纺织和制鞋业

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。

道路交通安全

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。


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