Kwas mrówkowy (HCOOH)

Wyjaśniamy, co to jest kwas mrówkowy, jego właściwości, struktura i zastosowania

Wzór i struktura kwasu mrówkowego

Co to jest kwas mrówkowy?

On kwas mrówkowy lub kwas metanuJest to najprostszy i mały związek wszystkich kwasów organicznych. Jest również znany jako kwas metanowy, a jego wzór molekularny to HCOOH, mając tylko atom wodoru powiązany z atomem węgla. Jego imię pochodzi od tego słowa Formica, który po łacinie oznacza mrówek.

Przyrodnicy XV wieku odkryli, że niektóre typy owadów (formícidos), takie jak mrówki, termity, pszczoły i chrząszcze, wydzielają ten związek odpowiedzialny za ich bolesne posiekane. Ponadto owady te wykorzystują kwas mrówkowy jako mechanizm ataku, obrony i oznakowania chemicznego. 

Mają trujące gruczoły, które wydalają to i inne kwasy (na przykład kwas octowy), takie jak rosa na zewnątrz. Kwas mrówkowy jest silniejszy niż kwas octowy (CH₃Cooh); Dlatego rozpuszczone w równych ilościach w wodzie kwas mrówkowy wytwarza roztwory o niższych wartościach pH.

Angielski przyrodnik John Ray osiągnął izolację kwasu mrówkowego w 1671.

Z drugiej strony pierwsza udana synteza tego związku została przeprowadzona przez francuskiego chemika i fizyka Josepha Gay-Lussaca, przy użyciu nocnego kwasu (HCN) jako odczynnika.

Gdzie jest kwas mrówkowy?

Mrówki wydzielają kwas mrówkowy

Kwas mrówkowy może być obecny na poziomach naziemnych, jako składnik biomasy lub w atmosferze, zaangażowany w szerokie spektrum reakcji chemicznych; Można go nawet znaleźć pod glebami, oleju wewnątrz oleju lub w fazie gazowej na jego powierzchni.

Pod względem biomasy owady i rośliny są głównymi generatorami tego kwasu. Gdy paliwa kopalne są spalane, wytwarzają gazowy kwas mrówkowy; W związku z tym silniki pojazdu uwalniają kwas mrówkowy do atmosfery.

Jednak Ziemia jest gospodarzem wygórowanej liczby mrówek, a spośród nich są w stanie wyprodukować w ciągu roku tysiące razy ilość kwasu mrówkowego wytwarzanego przez ludzki przemysł. Również pożary lasów reprezentują gazowe źródła kwasu mrówkowego.

Może ci służyć: lit: historia, struktura, właściwości, ryzyko i zastosowania

Powyżej, w złożonej matrycy atmosferycznej, wystąpią procesy fotochemiczne, które syntetyzują kwas mrówkowy.

W tym momencie wiele lotnych związków organicznych (LZO) jest degradowanych pod wpływem promieniowania ultrafioletowego lub utlenia się przez mechanizmy wolnego rodnika OH. Bogata i złożona chemia atmosferyczna jest zdecydowanie głównym źródłem formalnego kwasu mrówkowego.

Struktura kwasu mrówkowego

Model molekularny kwasu mrówkowego

Na górnym obrazie zilustrowano strukturę fazy gazowej kwasu mrówkowego. Białe kule odpowiadają atomom wodoru, czerwonym tlenem i czarnymi atomami do atomów węgla.

W tych cząsteczkach można docenić dwie grupy: hydroksyl (-OH) i formil (-ch = O), oba zdolne do tworzenia mostów wodorowych.

Te interakcje są typu O-H-O, będąc hydroksylami grupami darczyńców H, a grupy wzbogacają dawców OR.

Jednak H powiązany z atomem węgla nie ma takiej pojemności. Te interakcje są bardzo silne, a ze względu na atom H biednych w elektronach wodór w grupie OH jest bardziej kwaśny; Dlatego ten wodór dodatkowo stabilizuje mosty.

W wyniku powyższego kwasu mrówki istnieje w postaci śruby, a nie jako indywidualna cząsteczka.

Struktura krystaliczna

W miarę opadania temperatury dimer prowadzi mosty wodorowe, aby wytworzyć najbardziej stabilną możliwą strukturę wraz z innymi dimerami, tworząc w ten sposób nieskończone łańcuchy α i β kwasu mrówkowego.

Kolejną nomenklaturą są konformery „cis” i „trans”. W takim przypadku „cis” służy do oznaczania grup zorientowanych w tym samym kierunku, a „trans” dla tych grup wręcznych adresów.

Może ci służyć: Tanteo Bilans: Kroki, przykłady i ćwiczenia

Na przykład w łańcuchu α grupy wzór „wskazują” na tę samą stronę (lewą), w przeciwieństwie do łańcucha β, gdzie te grupy formylowe wskazują na przeciwne boki (obraz górny).

Ta krystaliczna struktura zależy od fizycznych zmiennych, które na nią działają, takie jak ciśnienie i temperatura. Zatem łańcuchy są zamienne; to znaczy w różnych warunkach łańcuch „cis” można przekształcić w łańcuch „trans” i odwrotnie.

Jeśli ciśnienia wzrosną do poziomów drastycznych, łańcuchy są wystarczająco ściśnięte, aby uznać je za krystaliczny polimer kwasu mrówkowego.

Właściwości kwasu mrówkowego

Właściwości fizyczne i chemiczne kwasu mrówkowego są wspomniane poniżej:

• Kwas mrówki to ciecz w temperaturze pokojowej, bezbarwna i z silnym i penetrującym zapachem. Ma masę cząsteczkową 46 g/mol, topi się do 8,4 ° C i ma temperaturę wrzenia 100,8 ° C, większą niż w przypadku wody.
• Jest mieszany w wodzie i polarnych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak eter, aceton, metanol i etanol.
• Z drugiej strony w rozpuszczalnikach aromatycznych (takich jak benzen i toluen) jest lekko rozpuszczalny, ponieważ kwas mrówkowy ledwo ma atom węgla w swojej strukturze.
• Ma PKA 3,77, więcej kwasu niż kwas octowy, co można wyjaśnić, ponieważ grupa metylowa zapewnia gęstość elektroniczną do utlenionego atomu węgla przez dwa tlenie. Powoduje to niewielkie zejście w kwasowości protonu (CH₃Cooh, HCOOH).
• Niewielki kwas, staje się to formatem anionowym^-, które mogą zdemocizować obciążenie ujemne między dwoma atomami tlenu. Dlatego jest to stabilny anion i wyjaśnia wielką kwasowość kwasu mrówkowego.

Może ci służyć: Energia aktywacji

Reakcje

Kwas mrówki można odwodnić w tlenku węgla (CO) i wodzie. W obecności katalizatorów platyny może również rozkładać się w molekularnym wodorze i dwutlenku węgla:

HCOOH (L) → H₂(g) + co₂(G)

Ta właściwość umożliwia uznanie kwasu mrówkowego na bezpieczny sposób przechowywania wodoru.

Kwas mrówki używa/zastosowań

Przemysł żywności i rolnictwa

Pomimo tego, jak szkodliwy może być kwas mrówkowy, jest on stosowany w odpowiednich stężeniach jako konserwujący w żywności ze względu na działanie przeciwbakteryjne. Z tego samego powodu jest używany w rolnictwie, gdzie ma również działanie pestycydowe.

Przedstawia także działanie konserwujące na pastwiskach, co pomaga zapobiegać gazom jelitowym u zwierząt hodowlanych.

Przemysł tekstylny i obuwia

Jest używany w przemyśle tekstylnym w barwieniu i udoskonalaniu tekstyliów, być może najczęstsze stosowanie tej istoty kwasu.

Kwas mrówki jest stosowany w przetwarzaniu skóry ze względu na jego nieszczęśliwe działanie i eliminację włosów tego materiału.

Bezpieczeństwo drogowe na drogach

Oprócz wskazanych zastosowań przemysłowych, te pochodzące z kwasu formatowego (formaty) są stosowane w Szwajcarii i Austrii na drogach zimą, aby zmniejszyć ryzyko wypadków. To zabieg jest bardziej wydajne niż stosowanie wspólnej soli.

Bibliografia

1. Tellus (1988). Atmosferyczne mrówki z mrówek mrówek: wstępna ocena 408, 335-339.
2. B. Millet i in. (2015). Źródła i zlewy atmosferycznego kwasu mrówkowego. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. Wikipedia. (2018). KWAS MRÓWKOWY. Odzyskane z.Wikipedia.org
4. Aktywny. KWAS MRÓWKOWY. Wyzdrowiał z Actipedia.org
5. Dr. N. K. Patel. Modura: 2, wykład: 7. KWAS MRÓWKOWY. Nptel odzyskał.AC.W
6. Jean i Fred. (14 czerwca 2017 r.). Opuszczając termity kopców. [Postać]. Odzyskany z: flickr.com