MRAVLJA KISELINA (HCOOH): STRUKTURA, UPOTREBE I SVOJSTVA - KEMIJA - 2025

Mravlja kiselina ili metanska kiselina je najjednostavniji i najmanji od svih organskih kiselina spoja. Poznata je i kao metanska kiselina, a njena molekularna formula je HCOOH, s samo jednim vodikovim atomom povezanim na atom ugljika. Ime potječe od riječi Formica, što je latinsko za mrav.

Prirodnjaci 15. stoljeća otkrili su da određene vrste insekata (formicidi), poput mrava, termita, pčela i buba, izdvajaju ovaj spoj odgovornim za njihove bolne ubode. Isto tako, ovi insekti koriste mravlju kiselinu kao mehanizam napada, obrane i kemijske signalizacije.

Mravi i bube izdvajaju mravlju kiselinu

Imaju otrovne žlijezde koje izlučuju ovu i druge kiseline (na primjer octenu kiselinu) kao sprej izvana. Mravlja kiselina je jači od octene kiseline, (CH ₃ COOH); prema tome, otopljena u jednakim količinama u vodi, mravlje kiselina stvara otopine s nižim vrijednostima pH.

Engleski prirodnjak John Ray uspio je 1671. izolirati mravlju kiselinu, destilirajući je iz velikog broja mrava.

S druge strane, prvu uspješnu sintezu ovog spoja izvršio je francuski kemičar i fizičar Joseph Gay-Lussac, koristeći cijanovodičnu kiselinu (HCN) kao reagens.

Gdje se nalazi?

Mravlja kiselina može biti prisutna u zemaljskim razinama, kao sastavni dio biomase ili u atmosferi, uključena u širok spektar kemijskih reakcija; Može se naći čak i ispod zemlje, unutar nafte ili u plinovitoj fazi na površini.

U pogledu biomase, insekti i biljke su glavni proizvođači ove kiseline. Kada se fosilna goriva sagorijevaju, stvaraju plinovitu mravlju kiselinu; prema tome, motori vozila ispuštaju mravlju kiselinu u atmosferu.

Međutim, na Zemlji je dom pretjerano velikog broja mrava i među svim tim oni su sposobni proizvesti tisuću puta veću količinu mravlje kiseline koju stvara ljudska industrija u jednoj godini. Isto tako, šumski požari predstavljaju plinovite izvore mravlje kiseline.

Gore u složenom atmosferskom matriksu događaju se fotokemijski procesi koji sintetiziraju mravlju kiselinu.

U ovom se trenutku mnogi isparljivi organski spojevi (VOC) razgrađuju pod djelovanjem ultraljubičastog zračenja ili se oksidiraju mehanizmima slobodnih radikala OH. Bogata i složena atmosferska kemija daleko je dominantni izvor mravlje kiseline na planeti.

Struktura

Gornja slika prikazuje strukturu dimera faze plinova mravlje kiseline. Bijele sfere odgovaraju atomima vodika, crvene s atomima kisika, a crne ugljikovim atomima.

U tim molekulama mogu se vidjeti dvije skupine: hidroksil (-OH) i formil (-CH = O), obje sposobne formirati vodikove veze.

Ove interakcije su O-HO tipa, hidroksilne skupine su donatori H, a formilne skupine su donatori O.

Međutim, H vezan na atom ugljika nema tu sposobnost. Ove interakcije su vrlo jake i zbog H-atoma lošeg elektrona, vodik u OH grupi je kiseliji; stoga ovaj vodik dodatno stabilizira mostove.

Kao rezultat navedenog, mravlje kiselina postoji kao dimer, a ne kao pojedinačna molekula.

Kristalna struktura

Kako temperatura pada, dimer se usredotočuje na vodikove veze kako bi stvorio što stabilniju strukturu moguće zajedno s ostalim dimerima, stvarajući tako beskonačan lanac α i β mravlje kiseline.

Druga nomenklatura su "cis" i "trans" konformeri. U ovom se slučaju "cis" koristi za označavanje grupa orijentiranih u istom smjeru, a "trans" za te skupine u suprotnim smjerovima.

Na primjer, u α lancu, formilne skupine "usmjeravaju" na istu stranu (slijeva), za razliku od β lanca, gdje te formilne skupine upućuju na suprotne strane (gornja slika).

Ova kristalna struktura ovisi o fizičkim varijablama koje djeluju na nju, poput tlaka i temperature. Tako su lanci konvertibilni; to jest, u različitim uvjetima, "cis" lanac može se transformirati u "trans" lanac, i obrnuto.

Ako se pritisci povećaju na drastične razine, lanci se dovoljno komprimiraju da se smatraju kristalnim polimerom mravlje kiseline.

Svojstva

- Mravlja kiselina je tekućina sobne temperature, bezbojna je i s jakim i prodorom mirisa. Ima molekulsku masu od 46 g / mol, topi se na 8,4 ° C i ima vrelište od 100,8 ° C, više nego kod vode.

- Može se miješati u vodi i u polarnim organskim otapalima, poput etera, acetona, metanola i etanola.

- S druge strane, u aromatskim otapalima (kao što je benzen i toluen) malo je topljiva, jer mravlje kiselina u svojoj strukturi jedva ima jedan atom ugljika.

- Ima pKa 3,77, kiseliji od octene kiseline, što se može objasniti jer metilna skupina daje elektronsku gustoću ugljikovom atomu oksidiranom dvama kisikovima. Ovo rezultira blago smanjenje kiselosti protona (CH ₃ COOH, HCOOH).

- deprotoniran kiseline, ona postaje HCOO ^- format anion, koji može delocalize negativnog naboja između dva atoma kisika. Slijedom toga, stabilan je anion i objašnjava visoku kiselost mravlje kiseline.

reakcije

Mravlja kiselina može biti dehidrirana do ugljičnog monoksida (CO) i vode. U prisutnosti platinskih katalizatora, također se može razgraditi u molekularni vodik i ugljični dioksid:

HCOOH (l) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

Ovo svojstvo omogućava da se mravljična kiselina smatra sigurnim načinom skladištenja vodika.

Prijave

Prehrambena i poljoprivredna industrija

Unatoč štetnosti mravlje kiseline može se koristiti u odgovarajućim koncentracijama kao konzervans u hrani zbog svog antibakterijskog djelovanja. Iz istog se razloga koristi u poljoprivredi, gdje ima i pesticidno djelovanje.

Također ima konzervativno djelovanje na pašnjacima, što pomaže u sprečavanju crijevnih plinova kod uzgojnih životinja.

Tekstilna i obućarska industrija

Koristi se u tekstilnoj industriji u bojenju i rafiniranju tekstila, što je možda i najčešća upotreba ove kiseline.

Mravlja kiselina koristi se u preradi kože zbog odmašćivanja i uklanjanja dlačica ovog materijala.

Sigurnost na cestama

Osim naznačenih industrijskih namjena, derivati ​​mravlje kiseline (formati) koriste se u Švicarskoj i Austriji na cestama tijekom zime, kako bi se smanjio rizik od nezgoda. Ovaj je tretman učinkovitiji od upotrebe obične soli.

Reference

1. Tellus (1988). Atmosferska mravlje kiselina mravlje mravlje: preliminarna procjena408, 335-339.
2. B. Millet i sur. (2015). Izvori i odvodi atmosferske mravlje kiseline. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. Wikipedia. (2018.). Mravlja kiselina. Preuzeto 7. travnja 2018. s: en.wikipedia.org
4. Acipedia. Mravlja kiselina. Preuzeto 7. travnja 2018. s: acipedia.org
5. Dr. NK Patel. Modul: 2, Predavanje: 7. Mravlja kiselina. Preuzeto 7. travnja 2018. s: nptel.ac.in
6. F. Goncharov, MR Manaa, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery. (2014). Polimerizacija mravlje kiseline pod visokim tlakom.
7. Jean i Fred. (14. lipnja 2017.). Termiti koji napuštaju humke., Oporavilo od: flickr.com
8. Michelle Benningfield. (2016., 21. studenog). Upotreba mravlje kiseline. Preuzeto 7. travnja 2018. s: ehowenespanol.com