- Kde se to nachází?
- Struktura
- Krystalická struktura
- Vlastnosti
- Reakce
- Aplikace
- Potravinářský a zemědělský průmysl
- Textilní a obuvnický průmysl
- Bezpečnost silničního provozu na silnicích
- Reference
Kyselina mravenčí nebo kyselina methanoic je nejjednodušší a nejmenší ze všech organických kyselin sloučeniny. Je také známá jako kyselina methanová a její molekulární vzorec je HCOOH, který má na atom uhlíku vázán pouze jeden atom vodíku. Jeho jméno pochází ze slova Formica, což je latina pro mravence.
Přírodovědci 15. století zjistili, že určité druhy hmyzu (formicidy), jako jsou mravenci, termiti, včely a brouci, vylučují tuto sloučeninu odpovědnou za jejich bolestivé bodnutí. Stejně tak tito hmyz používají kyselinu mravenčí jako mechanismus útoku, obrany a chemické signalizace.
Mravenci a brouci vylučují kyselinu mravenčí
Mají jedovaté žlázy, které vylučují toto a další kyseliny (například kyselinu octovou) jako postřik ven. Kyselina mravenčí je silnější než kyselina octová (CH 3 COOH); proto kyselina mravenčí, rozpuštěná ve stejném množství ve vodě, vytváří roztoky s nižšími hodnotami pH.
Anglický přírodovědec John Ray uspěl v izolaci kyseliny mravenčí v 1671, destilovat to od velkého množství mravenců.
Na druhé straně první úspěšnou syntézu této sloučeniny provedl francouzský chemik a fyzik Joseph Gay-Lussac za použití kyseliny kyanovodíkové (HCN) jako činidla.
Kde se to nachází?
Kyselina mravenčí může být přítomna na pozemních úrovních, jako složka biomasy nebo v atmosféře a podílí se na širokém spektru chemických reakcí; Najdete ji dokonce pod zemí, uvnitř oleje nebo v plynné fázi na jeho povrchu.
Z hlediska biomasy jsou hmyz a rostliny hlavními generátory této kyseliny. Spalováním fosilních paliv vzniká plynná kyselina mravenčí; motory vozidel proto uvolňují kyselinu mravenčí do atmosféry.
Země je však domovem velkého počtu mravenců a ze všech z nich je schopna produkovat tisícekrát větší množství kyseliny mravenčí generované lidským průmyslem za jeden rok. Rovněž lesní požáry představují plynné zdroje kyseliny mravenčí.
Čím vyšší je složitá atmosférická matrice, dochází k fotochemickým procesům, které syntetizují kyselinu mravenčí.
V tomto bodě je mnoho těkavých organických sloučenin (VOC) degradováno působením ultrafialového záření nebo jsou oxidovány mechanismy volných radikálů OH. Bohatá a komplexní atmosférická chemie je zdaleka převládajícím zdrojem kyseliny mravenčí na planetě.
Struktura
Horní obrázek ukazuje strukturu dimeru plynné fáze kyseliny mravenčí. Bílé koule odpovídají atomům vodíku, červené koule atomům kyslíku a černé koule atomům uhlíku.
V těchto molekulách lze vidět dvě skupiny: hydroxyl (–OH) a formyl (–CH = O), které jsou schopné tvořit vodíkové vazby.
Tyto interakce jsou typu O-HO, přičemž hydroxylové skupiny jsou donory H a formylové skupiny jsou donory O.
H vázané na atom uhlíku však tuto schopnost postrádá. Tyto interakce jsou velmi silné a v důsledku elektronově chudého atomu vodíku je vodík ve skupině OH kyselejší; proto tento vodík dále stabilizuje mosty.
V důsledku výše uvedeného existuje kyselina mravenčí jako dimer a ne jako samostatná molekula.
Krystalická struktura
Jak teplota klesá, dimer nasměruje své vodíkové vazby za účelem vytvoření nejstabilnější možné struktury společně s ostatními dimery, čímž se vytvoří nekonečné řetězce a a p kyseliny mravenčí.
Další nomenklatura jsou konforméry „cis“ a „trans“. V tomto případě se „cis“ používá k označení skupin orientovaných stejným směrem a „trans“ pro tyto skupiny v opačných směrech.
Například v a řetězci formylové skupiny „směřují“ na stejnou stranu (vlevo), na rozdíl od řetězce β, kde tyto formylové skupiny ukazují na opačné strany (horní obrázek).
Tato krystalická struktura závisí na fyzikálních proměnných, které na ni působí, jako je tlak a teplota. Takto jsou řetězce přeměnitelné; to znamená, že za různých podmínek může být "cis" řetězec přeměněn na "trans" řetězec a naopak.
Pokud se tlak zvýší na drastickou úroveň, řetězce se stlačí natolik, aby se považovaly za krystalický polymer kyseliny mravenčí.
Vlastnosti
- Kyselina mravenčí je kapalina při pokojové teplotě, bezbarvá a se silným a pronikavým zápachem. Má molekulovou hmotnost 46 g / mol, taje při 8,4 ° C a má bod varu 100,8 ° C, vyšší než je teplota vody.
- Je mísitelný s vodou a v polárních organických rozpouštědlech, jako je ether, aceton, methanol a ethanol.
- Na druhé straně je v aromatických rozpouštědlech (jako je benzen a toluen) mírně rozpustný, protože kyselina mravenčí má ve své struktuře sotva jeden atom uhlíku.
- Má pKa 3,77, kyselejší než kyselina octová, což lze vysvětlit, protože methylová skupina poskytuje elektronové hustotě atomu uhlíku oxidovanému dvěma kyslíky. To má za následek mírné snížení kyselosti protonu (CH 3 COOH, HCOOH).
- deprotonovaný kyseliny, stává se HCOO - formát anion, který může delokalizovat negativní náboje mezi dvěma atomy kyslíku. V důsledku toho se jedná o stabilní anion a vysvětluje vysokou kyselost kyseliny mravenčí.
Reakce
Kyselina mravenčí může být dehydratována na oxid uhelnatý (CO) a vodu. V přítomnosti platinových katalyzátorů se může také rozkládat na molekulární vodík a oxid uhličitý:
HCOOH (l) → H 2 (g) + CO 2 (g)
Tato vlastnost umožňuje, aby byla kyselina mravenčí považována za bezpečný způsob skladování vodíku.
Aplikace
Potravinářský a zemědělský průmysl
Navzdory tomu, jak škodlivá může být kyselina mravenčí, je používána v dostatečných koncentracích jako konzervační látka v potravinách díky svému antibakteriálnímu účinku. Ze stejného důvodu se používá v zemědělství, kde má také pesticidní účinek.
Má také konzervační účinek na pastvinách, což pomáhá zabránit střevnímu plynu u chovných zvířat.
Textilní a obuvnický průmysl
Používá se v textilním průmyslu při barvení a rafinaci textilu, což je asi nejčastější použití této kyseliny.
Kyselina mravenčí se používá při zpracování kůže díky odmašťovacímu účinku a při odstraňování chloupků z tohoto materiálu.
Bezpečnost silničního provozu na silnicích
Kromě uvedeného průmyslového použití se deriváty kyseliny mravenčí (formáty) používají ve Švýcarsku a Rakousku na silnicích v zimě, aby se snížilo riziko nehod. Toto ošetření je účinnější než použití běžné soli.
Reference
- Tellus (1988). Kyselina mravenčí v atmosféře mravenců mravenčího: předběžné hodnocení408, 335-339.
- B. Millet a kol. (2015). Zdroje a propady atmosférické kyseliny mravenčí. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
- Wikipedia. (2018). Kyselina mravenčí. Citováno 7. dubna 2018 z: en.wikipedia.org
- Acipedia. Kyselina mravenčí. Citováno 7. dubna 2018 z: acipedia.org
- Dr. NK Patel. Modul: 2, Přednáška: 7. Kyselina mravenčí. Citováno 7. dubna 2018 z: nptel.ac.in
- F. Goncharov, MR Manaa, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery. (2014). Polymerizace kyseliny mravenčí za vysokého tlaku.
- Jean a Fred. (14. června 2017). Termiti opouštějící kopce.. Obnoveno z: flickr.com
- Michelle Benningfieldová. (2016, 21. listopadu). Použití kyseliny mravenčí. Citováno 7. dubna 2018 z: ehowenespanol.com