Kyselina mravenčí (HCOOH) Struktura, použití a vlastnosti



kyselina mravenčí nebo kyselina methanováJe to nejjednodušší a nejmenší sloučenina všech organických kyselin. To je také známé jako methanová kyselina a jeho molekulární vzorec je HCOOH, mít jen jeden atom vodíku vázaný na atom uhlíku. Jeho jméno pochází ze slova mravenčí, což v latině znamená mravenec.

Pátý století-přírodovědci zjistili, že určité druhy hmyzu (formicidae), jako jsou mravenci, termiti, včely a brouci, vylučují tuto sloučeninu zodpovědnou za jejich bolestivé kousnutí. Také tento hmyz používá kyselinu mravenčí jako mechanismus útoku, obrany a chemické signalizace. 

Mít jedovaté žlázy, které vylučují toto a jiné kyseliny (například, kyselina octová) jako sprej ven. Kyselina mravenčí je silnější než kyselina octová (CH3COOH); proto kyselina mravenčí, rozpuštěná ve stejném množství ve vodě, produkuje roztoky s nižšími hodnotami pH.

Anglický přírodovědec John Ray dosáhl izolace kyseliny mravenčí v roce 1671, destilované z velkých množství mravenců.

Na druhou stranu, první úspěšná syntéza této sloučeniny byla vyrobena francouzským chemikem a fyzikem Josephem Gay-Lussacem, který použil kyselinu kyanovodíkovou (HCN) jako činidlo.

Index

  • 1 Kde jste?
  • 2 Struktura
    • 2.1 Krystalová struktura
  • 3 Vlastnosti
    • 3.1 Reakce
  • 4 Použití
    • 4.1 Potravinářský a zemědělský průmysl
    • 4.2 Textilní a obuvnický průmysl
    • 4.3 Bezpečnost silničního provozu
  • 5 Odkazy

Kde je?

Kyselina mravenčí může být přítomna na pozemních úrovních, jako složka biomasy nebo v atmosféře, která je zapojena do širokého spektra chemických reakcí; Lze jej nalézt i pod podlahou, uvnitř oleje nebo v plynné fázi na jeho povrchu.

Z hlediska biomasy jsou hlavními generátory této kyseliny hmyz a rostliny. Při spalování fosilních paliv produkují plynnou kyselinu mravenčí; proto motory vozidla uvolňují kyselinu mravenčí do atmosféry.

Nicméně, Země hostí exorbitant množství mravenců, a mezi všechny tito jsou schopní produkovat v roce tisíckrát množství kyseliny mravenčí vytvořené lidským průmyslem. Stejně tak lesní požáry představují plynné zdroje kyseliny mravenčí.

Ve složité atmosférické matrici se objevují fotochemické procesy, které syntetizují kyselinu mravenčí.

V tomto okamžiku je mnoho těkavých organických sloučenin (VOC) degradováno působením ultrafialového záření nebo je oxidováno OH radikálovými mechanismy. Bohatá a komplexní chemie atmosféry je zdaleka hlavním zdrojem kyseliny mravenčí na planetě.

Struktura

V horním obrázku je znázorněna struktura dimeru plynné fáze kyseliny mravenčí. Bílé koule odpovídají atomům vodíku, červené koule odpovídají atomům kyslíku a černé koule odpovídají atomům uhlíku.

V těchto molekulách lze vidět dvě skupiny: hydroxylovou skupinu (-OH) a formylovou skupinu (-CH = O), které jsou schopny tvořit vodíkové vazby.

Tyto interakce jsou hydroxylových skupin typu O-H-O, které jsou donory H a formyl skupin dárců O.

Nicméně, H vázaná na atom uhlíku nemá tuto kapacitu. Tyto interakce jsou velmi silné a vzhledem k elektronově chudému atomu H je vodík skupiny OH kyselejší; proto tento vodík stabilizuje mosty ještě více.

V důsledku výše uvedeného existuje kyselina mravenčí ve formě dimeru a ne jako individuální molekula.

Krystalická struktura

Jak teplota klesá, dimer nasměruje své vodíkové vazby tak, aby spolu s ostatními dimery vytvářely co nejstabilnější strukturu, což vytváří nekonečné a a p řetězce kyseliny mravenčí.

Další názvosloví jsou konformery "cis" a "trans". V tomto případě se "cis" používá pro označení skupin orientovaných ve stejném směru a "trans" pro tyto skupiny v opačných směrech.

Například, v řetězci α formyl skupiny "bod" na stejnou stranu (levá strana), na rozdíl od β řetězce, kde tyto formyl skupiny ukazují na opačné strany (horní obrázek).

Tato krystalická struktura závisí na fyzikálních proměnných, které na ni působí, jako je tlak a teplota. Řetězy jsou tedy konvertibilní; to znamená, že za různých podmínek může být "cis" řetězec transformován do "trans" řetězce a naopak.

Pokud se tlak zvýší na drastické hodnoty, jsou řetězy dostatečně stlačené, aby mohly být považovány za krystalický polymer kyseliny mravenčí.

Vlastnosti

- Kyselina mravenčí je kapalná při pokojové teplotě, bezbarvá, se silným a pronikavým zápachem. Má molekulovou hmotnost 46 g / mol, taje při 8,4 ° C a má teplotu varu 100,8 ° C vyšší než teplota vody..

- Je mísitelná s vodou a v polárních organických rozpouštědlech, jako je ether, aceton, methanol a ethanol.

- Naproti tomu v aromatických rozpouštědlech (jako je benzen a toluen) je lehce rozpustný, protože kyselina mravenčí má ve své struktuře sotva atom uhlíku.

- To má pKa 3,77, více kyseliny než to octové kyseliny, který může být vysvětlen, protože methyl skupina přispívá elektronovou hustotou k atomu uhlíku oxidoval dvěma kyslíky. To má za následek mírné snížení kyselosti protonu (CH3COOH, HCOOH).

- Kyselina se deprotonuje, ta se přemění na HCOO anion-, které mohou delokalizovat negativní náboj mezi dvěma atomy kyslíku. Proto je stabilním aniontem a vysvětluje vysokou kyselost kyseliny mravenčí.

Reakce

Kyselina mravenčí může být dehydratována na oxid uhelnatý (CO) a vodu. V přítomnosti platinových katalyzátorů může být také rozdělen na molekulární vodík a oxid uhličitý:

HCOOH (l) → H2(g) + CO2(g)

Tato vlastnost umožňuje považovat kyselinu mravenčí za bezpečný způsob skladování vodíku.

Použití

Potravinářský a zemědělský průmysl

Přestože může být kyselina mravenčí škodlivá, používá se ve vhodných koncentracích jako konzervační látka v potravinách díky své antibakteriální účinnosti. Ze stejného důvodu se používá v zemědělství, kde má také pesticidní účinek.

Rovněž představuje ochranný účinek na pastvinách, který pomáhá předcházet střevním plynům u plemenných zvířat.

Textilní a obuvnický průmysl

Používá se v textilním průmyslu při barvení a zušlechťování textilií, což je možná nejčastější použití této kyseliny.

Kyselina mravenčí se používá při zpracování kůže v důsledku jejího odmaštění a odstraňování chloupků z tohoto materiálu.

Bezpečnost silničního provozu

Kromě uvedených průmyslových použití se deriváty kyseliny mravenčí (formáty) používají ve Švýcarsku a Rakousku na silnicích v zimě, aby se snížilo riziko nehod. Tato léčba je účinnější než použití běžné soli.

Odkazy

  1. Tellus (1988). Atmosférická kyselina mravenčí z mravenců mravenčí: předběžné hodnocení408, 335-339.
  2. B. Millet a kol. (2015). Zdroje a jímky atmosférické kyseliny mravenčí. Atmos. Chem., Phys., 15, 6283-6304.
  3. Wikipedia. (2018). Kyselina mravenčí. Získáno dne 7. dubna 2018, z: en.wikipedia.org
  4. Acipedie. Kyselina mravenčí. Získáno dne 7. dubna 2018, z: acipedia.org
  5. Dr. N. K. Patel. Modul: 2, Přednáška: 7. Kyselina mravenčí. Získáno 7. dubna 2018, z: nptel.ac.in
  6. F. Goncharov, M. R. Manaa, J. M. Zaug, L. E. Fried, W. B. Montgomery. (2014). Polymerizace kyseliny mravenčí za vysokého tlaku.
  7. Jean a Fred. (14. června 2017). Termiti opouštějí kopce. [Obrázek] Zdroj: flickr.com
  8. Michelle Benningfieldová. (21. listopadu 2016). Použití kyseliny mravenčí. Získáno dne 7. dubna 2018, z: ehowenespanol.com