甲酸：它是什麼、特性、化學結構和用途

El 甲酸 o 甲酸是所有有機酸中最簡單和最小的化合物。它的分子式為 HCOOH，只有一個氫原子與一個碳原子鍵合。它的名字來源於formica這個詞，在拉丁語中是螞蟻的意思。它是化學世界中一種相當重要的化合物，並且在今天被廣泛使用。

出於這個原因，我們將在這篇文章中專門向您介紹您需要了解的有關甲酸、其特性和重要性的所有信息。

Característicasprincipales

XNUMX 世紀的博物學家發現某些類型的昆蟲（殺白蟻劑），例如 螞蟻、白蟻、蜜蜂和甲蟲，他們分泌這種化合物，使他們的叮咬痛苦。此外，這些昆蟲使用這種化合物作為攻擊、防禦和化學信號傳導的機制。

它們有有毒的腺體，可以將這種酸和其他酸（如乙酸）以霧的形式從體內排出。甲酸比乙酸（CH3COOH）強；因此，等量的甲酸溶解在水中會導致溶液的 pH 值較低。

英國博物學家約翰雷 1671年分離出這種化合物，從大量螞蟻中提取。另一方面，該化合物的首次成功合成是由法國化學家和物理學家 Joseph Gay-Lussac 使用氫氰酸 (HCN) 作為試劑進行的。

甲酸可以存在於陸地水平，作為生物質的一種成分或存在於大氣中，參與廣泛的化學反應，甚至可以在地下、油中或在其表面的氣相中找到。

在生物質方面，昆蟲和植物是這種酸的主要生產者。當化石燃料燃燒時，它們會產生氣態甲酸；因此，汽車發動機會將這種酸釋放到大氣中。

黃大仙禁運， 地球上有很多螞蟻， 它們之間的甲酸產量是人類工業一年生產甲酸的數千倍。森林火災也是甲酸的氣態來源。

更高的地方，在復雜的大氣基質中，發生了合成甲酸的光化學過程。此時，許多揮發性有機化合物 (VOC) 在紫外線輻射的作用下降解或被 OH 自由基機制氧化。迄今為止，豐富而復雜的大氣化學 地球上甲酸的主要來源。

上圖顯示了甲酸氣相二聚體的結構。白色球體對應於氫原子，紅色球體對應於氧原子，黑色球體對應於碳原子。

在這些分子中可以看到兩組： 羥基（-OH）和甲酰基（-CH=O）， 能夠形成氫鍵。這些相互作用屬於 OHO 類型，其中羥基是 H 供體，甲酰基是 O 供體。

然而，與碳原子結合的 H 缺乏這種能力。這些相互作用非常強，由於缺電子的氫原子，OH 基團中的氫更酸性；因此， 這種氫進一步穩定了橋。 由於上述原因，甲酸以二聚體而非單個分子的形式存在。

隨著溫度的下降，二聚體會調整其氫鍵的方向，從而與其他二聚體形成最穩定的結構，從而產生無限的甲酸 α 和 β 鏈。這種晶體結構 它取決於作用於它的物理變量，例如壓力和溫度。. 因此，鏈條是可轉換的。如果壓力增加到極端水平，則鏈被壓縮到足以被認為是甲酸的結晶聚合物。

我們將重點描述甲酸的主要特性：

甲酸是 室溫下為無色液體，有強烈刺激性氣味. 分子量46g/mol，熔點8,4ºC，沸點100,8ºC，高於水。
與水和極性有機溶劑如乙醚、丙酮、甲醇和乙醇混溶。
相反，在苯、甲苯等芳香族溶劑中，由於甲酸結構中的碳原子少，溶解性較差。
它的 pKa 為 3,77， 它比乙酸酸性更強，這可以解釋為甲基為被兩個氧氧化的碳原子提供電子密度。這導致質子（CH3COOH、HCOOH）的酸度略有下降。
一旦酸被去質子化, 轉化為甲酸陰離子 HCOO-，它使兩個氧原子之間的負電荷離域。因此，它是一種穩定的陰離子，是甲酸高酸度的原因。

與甲酸一樣有害， 由於其抗菌作用，它以足夠的濃度用作食品防腐劑. 出於與農業相同的原因，它也具有殺蟲特性。它還對草具有防腐作用，並有助於防止農場動物的腸道氣體。

它在紡織工業中用於染色和提煉紡織品，可能是這種酸最常見的用途。甲酸用於皮革的加工和這種材料的脫毛 它的脫脂作用。 甲酸的去質子化轉化為甲酸陰離子 HCOO-，使兩個氧原子之間的負電荷離域。因此，它是一種穩定的陰離子，是甲酸高酸度的原因。

除了指定的工業用途外，甲酸衍生物（格式）還用於瑞士和奧地利的冬季道路 以減少發生事故的風險。 這種治療比使用食鹽更有效。

我希望通過這些信息，您可以更多地了解甲酸、它的結構和用途。