Kyselina mravčia (HCOOH) Štruktúra, použitie a vlastnosti



kyselina mravčia alebo kyselina metánováJe to najjednoduchšia a najmenšia zlúčenina všetkých organických kyselín. Je tiež známa ako kyselina metánová a jej molekulový vzorec je HCOOH, ktorý má na atóme uhlíka viazaný len jeden atóm vodíka. Jeho názov pochádza zo slova umakart, čo v latinčine znamená mravenec.

Prírodovedci z 15. storočia zistili, že určité druhy hmyzu (mravce, mravce, termity, včely a chrobáky) vylučujú túto zlúčeninu zodpovednú za ich bolestivé uhryznutie. Aj tento hmyz používa kyselinu mravčiu ako mechanizmus útoku, obrany a chemickej signalizácie. 

Majú jedovaté žľazy, ktoré vylučujú túto a ďalšie kyseliny (napríklad kyselinu octovú) ako sprej na vonkajšiu stranu. Kyselina mravčia je silnejšia ako kyselina octová (CH3COOH); preto kyselina mravčia, rozpustená v rovnakom množstve vo vode, produkuje roztoky s nižšími hodnotami pH.

Anglický prírodovedec John Ray dosiahol izoláciu kyseliny mravčej v roku 1671, destilovanej z veľkého množstva mravcov.

Na druhej strane, prvá úspešná syntéza tejto zlúčeniny bola vyrobená francúzskym chemikom a fyzikom Josephom Gay-Lussacom, ktorý ako kyselinu použil kyselinu kyanovodíkovú (HCN)..

index

  • 1 Kde ste?
  • 2 Štruktúra
    • 2.1 Kryštalická štruktúra
  • 3 Vlastnosti
    • 3.1 Reakcie
  • 4 Použitie
    • 4.1 Potravinársky a poľnohospodársky priemysel
    • 4.2 Textilný a obuvnícky priemysel
    • 4.3 Bezpečnosť na cestách na cestách
  • 5 Referencie

Kde je?

Kyselina mravčia môže byť prítomná na suchozemskej úrovni, ako zložka biomasy alebo v atmosfére, ktorá je zapojená do širokého spektra chemických reakcií; Možno ho nájsť aj pod podlahou, vo vnútri oleja alebo v plynnej fáze na jeho povrchu.

Z hľadiska biomasy sú hlavnými generátormi tejto kyseliny hmyz a rastliny. Keď sa spaľujú fosílne palivá, produkujú plynnú kyselinu mravčiu; v dôsledku toho motory vozidla uvoľňujú kyselinu mravčiu do atmosféry.

Zem je však hostiteľom premršteného počtu mravcov a spomedzi všetkých z nich sú schopní produkovať za rok tisíckrát množstvo kyseliny mravčej, ktoré vytvára ľudský priemysel. Podobne lesné požiare predstavujú plynné zdroje kyseliny mravčej.

Vyššie v komplexnej atmosférickej matrici vznikajú fotochemické procesy, ktoré syntetizujú kyselinu mravčiu.

V tomto bode sa mnoho prchavých organických zlúčenín (VOC) degraduje účinkom ultrafialového žiarenia, alebo sa oxiduje OH radikálovými mechanizmami. Bohatá a komplexná atmosférická chémia je zďaleka prevládajúcim zdrojom kyseliny mravčej na planéte.

štruktúra

V hornom obrázku je znázornená štruktúra diméru plynnej fázy kyseliny mravčej. Biele guľôčky zodpovedajú atómom vodíka, červené guľôčky zodpovedajú atómom kyslíka a čierne guľôčky zodpovedajú atómom uhlíka..

V týchto molekulách možno vidieť dve skupiny: hydroxylovú skupinu (-OH) a formyl (-CH = 0), obe schopné tvoriť vodíkové väzby.

Tieto interakcie sú hydroxylových skupín typu O-H-O, ktoré sú donormi H a formylových skupín, ktoré sú donormi O..

Avšak H viazaný na atóm uhlíka nemá túto kapacitu. Tieto interakcie sú veľmi silné a vzhľadom na atóm elektrónov chudobných na elektróny je vodík skupiny OH kyslejší; preto tento vodík stabilizuje mosty ešte viac.

Výsledkom vyššie uvedeného je, že kyselina mravčia existuje vo forme diméru a nie ako individuálna molekula.

Kryštálová štruktúra

Keď teplota klesá, dimér nasmeruje svoje vodíkové väzby tak, aby spolu s ostatnými dimérmi vytvorili čo najstabilnejšiu štruktúru, čím sa vytvárajú nekonečné reťazce a a p kyseliny mravčej.

Ďalšou nomenklatúrou sú "cis" a "trans" konforméry. V tomto prípade sa "cis" používa na označenie skupín orientovaných v rovnakom smere a "trans" pre tieto skupiny v opačných smeroch.

Napríklad v reťazci α sa formyl skupiny „nasmerujú“ na tú istú stranu (ľavá strana), na rozdiel od β reťazca, kde tieto formylové skupiny smerujú na opačné strany (horný obrázok).

Táto kryštalická štruktúra závisí od fyzikálnych premenných, ktoré na ňu pôsobia, ako je tlak a teplota. Reťazce sú teda konvertibilné; to znamená, že za rôznych podmienok môže byť "cis" reťazec transformovaný na "trans" reťazec a naopak.

Ak sa tlak zvýši na drastickú úroveň, reťaze sú dostatočne stlačené, aby sa považovali za kryštalický polymér kyseliny mravčej.

vlastnosti

- Kyselina mravčia je tekutá pri izbovej teplote, bezfarebná a so silným a prenikajúcim zápachom. Má molekulovú hmotnosť 46 g / mol, topí sa pri 8,4 ° C a má teplotu varu 100,8 ° C, vyššiu ako je teplota vody..

- Je miešateľný vo vode a v polárnych organických rozpúšťadlách, ako je éter, acetón, metanol a etanol.

- Naproti tomu v aromatických rozpúšťadlách (ako je benzén a toluén) je mierne rozpustný, pretože kyselina mravčia má vo svojej štruktúre sotva atóm uhlíka..

- Má pKa 3,77, viac kyseliny ako kyselina octová, čo je možné vysvetliť, pretože metylová skupina prispieva k elektrónovej hustote na atóme uhlíka oxidovanom dvoma kyslíkami. To má za následok mierny pokles kyslosti protónu (CH3COOH, HCOOH).

- Kyselina sa deprotonuje, táto sa prevedie na anión HCOO-, ktoré môžu delokalizovať záporný náboj medzi dvoma atómami kyslíka. Preto je stabilným aniónom a vysvetľuje vysokú kyslosť kyseliny mravčej.

reakcie

Kyselina mravčia sa môže dehydratovať na oxid uhoľnatý (CO) a vodu. V prítomnosti platinových katalyzátorov sa môže tiež rozdeliť na molekulárny vodík a oxid uhličitý:

HCOOH (l) → H2(g) + CO2(G)

Táto vlastnosť umožňuje považovať kyselinu mravčiu za bezpečný spôsob skladovania vodíka.

aplikácie

Potravinársky a poľnohospodársky priemysel

Napriek tomu, aká škodlivá môže byť kyselina mravčia, používa sa vo vhodných koncentráciách ako konzervačná látka v potravinách vďaka svojmu antibakteriálnemu účinku. Z toho istého dôvodu sa používa v poľnohospodárstve, kde má aj pesticídny účinok.

Predstavuje tiež ochranný účinok na pastviny, ktorý pomáha predchádzať črevným plynom u plemenných zvierat.

Textilný a obuvnícky priemysel

Používa sa v textilnom priemysle pri farbení a rafinácii textílií, čo je možno najčastejšie používanie tejto kyseliny.

Kyselina mravčia sa používa pri spracovaní kože v dôsledku jej odmasťovacieho účinku a odstraňovania chĺpkov z tohto materiálu.

Bezpečnosť na cestách na cestách

Okrem uvedených priemyselných použití sa deriváty kyseliny mravčej (formáty) používajú vo Švajčiarsku a Rakúsku na cestách v zime, aby sa znížilo riziko nehôd. Táto liečba je účinnejšia ako použitie bežnej soli.

referencie

  1. Tellus (1988). Atmosférická kyselina mravčia z mravcov formicínu: predbežné hodnotenie408, 335-339.
  2. B. Millet a kol. (2015). Zdroje a výlevky kyseliny atmosférickej. Atmos. Chem., Phys., 15, 6283-6304.
  3. Wikipedia. (2018). Kyselina mravčia. Získané dňa 7. apríla 2018, z: en.wikipedia.org
  4. Acipedia. Kyselina mravčia. Získané dňa 7. apríla 2018, z: acipedia.org
  5. N. K. Patel. Modul: 2, prednáška: 7. Kyselina mravčia. Získané 7. apríla 2018, z: nptel.ac.in
  6. F. Goncharov, M. R. Manaa, J. M. Zaug, L. E. Fried, W. B. Montgomery. (2014). Polymerizácia kyseliny mravčej za vysokého tlaku.
  7. Jean a Fred. (14. jún 2017). Termity opúšťajúce kopce. [Obrázok]. Zdroj: flickr.com
  8. Michelle Benningfield. (21. november 2016). Použitie kyseliny mravčej. Získané dňa 7. apríla 2018, z: ehowenespanol.com