МРАВЉА КИСЕЛИНА (ХЦООХ): СТРУКТУРА, УПОТРЕБЕ И СВОЈСТВА - ХЕМИЈА - 2025

Мравља киселина или метханоиц киселина је најједноставнији и најмања свих органских киселина једињења. Такође је позната и као метанска киселина, а њена молекуларна формула је ХЦООХ, са само једним атомом водоника везаним за атом угљеника. Име му потиче од речи Формица, што је латинско за мрав.

Природњаци из 15. века открили су да одређене врсте инсеката (формициди), попут мрава, термита, пчела и буба, издвајају ово једињење одговорним за њихове болне убоде. Исто тако, ови инсекти користе мрављу киселину као механизам напада, одбране и хемијске сигнализације.

Мрави и бубе издвајају мрављу киселину

Имају отровне жлезде које излучују ову и друге киселине (на пример сирћетна киселина) као спреј споља. Мравља киселина је јачи од сирћетне киселине (ЦХ ₃ ЦООХ); према томе, растворена у једнаким количинама у води, мравља киселина ствара растворе са нижим вредностима пХ.

Енглески природњак Јохн Раи успео је 1671. године да изолује мрављу киселину и дестилира је из великог броја мрава.

Са друге стране, прву успешну синтезу овог једињења извршио је француски хемичар и физичар Јосепх Гаи-Луссац, користећи цијановодичну киселину (ХЦН) као реагенс.

Где се налази?

Мравље киселина може бити присутна на земаљским нивоима, као компонента биомасе или у атмосфери, укључена у широк спектар хемијских реакција; Може се наћи чак и испод земље, унутар уља или у гасовитој фази на њеној површини.

У погледу биомасе, инсекти и биљке су главни произвођачи ове киселине. Када се фосилна горива сагоревају, стварају се гасовита мравље киселина; према томе, мотори возила испуштају мрављу киселину у атмосферу.

Међутим, на Земљи је дом претјерано великог броја мрава и међу свим тим су способни да произведу хиљаду пута већу количину мравље киселине коју ствара људска индустрија у једној години. Исто тако, шумски пожари представљају гасовите изворе мравље киселине.

Вишим степеном сложене атмосферске матрице, јављају се фотохемијски процеси који синтетишу мрављу киселину.

У овом тренутку, многа испарљива органска једињења (ВОЦ) се разграђују под дејством ултраљубичастог зрачења или се оксидују механизмима слободних радикала са ОХ. Богата и сложена атмосферска хемија је далеко доминантни извор мравље киселине на планети.

Структура

Горња слика илуструје структуру димерне фазе димерне киселине. Беле сфере одговарају атомима водоника, црвене с атомима кисеоника, а црне у атомима угљеника.

У тим молекулама се могу видети две групе: хидроксил (-ОХ) и формил (-ЦХ = О), обе способне да формирају водоничне везе.

Ове интеракције су О-ХО типа, хидроксилне групе су донатори Х, а формил групе су донори О.

Међутим, Х везан за атом угљеника нема ту способност. Ове интеракције су веома јаке и, због Х-атома сиромашног електронима, водоник у ОХ групи је киселији; стога овај водоник додатно стабилизира мостове.

Као резултат горе наведеног, мравље киселина постоји као димер, а не као појединачни молекул.

Кристална структура

Како температура пада, димер усмерава своје водоничне везе како би створио што стабилнију структуру могуће заједно са осталим димерима, стварајући тако бесконачан α и β ланац мравље киселине.

Друга номенклатура су "цис" и "транс" конформери. У овом случају, "цис" се користи за означавање група оријентисаних у истом правцу, а "транс" за те групе у супротним смеровима.

На пример, у α ланцу, формилне групе „усмерене“ на исту страну (лево), за разлику од β ланца, где ове формил групе упућују на супротне стране (горња слика).

Ова кристална структура зависи од физичких променљивих које делују на њу, као што су притисак и температура. Тако су ланци конвертибилни; то јест, под различитим условима, „цис“ ланац може да се трансформише у „транс“ ланац, и обрнуто.

Ако се притисци повећају на драстичне нивое, ланци се довољно сажму да се сматрају кристалним полимером мравље киселине.

Својства

- Мравинска киселина је течност собне температуре, безбојна је и са јаким и продором мириса. Има молекулску масу од 46 г / мол, топи се на 8,4 ° Ц и има тачку кључања од 100,8 ° Ц, већу од воде у води.

- Може се мешати у води и у поларним органским растварачима, као што су етар, ацетон, метанол и етанол.

- Са друге стране, у ароматичним растварачима (као што је бензен и толуен) мало је растворљива, јер мравље киселина тешко има атом угљеника у својој структури.

- Садржи пКа од 3,77, киселију од сирћетне киселине, што се може објаснити с обзиром да метилна група пружа електронску густину атому угљеника оксидованом два кисеоника. Ово доводи до благог смањења киселости протона (ЦХ ₃ ЦООХ, ХЦООХ).

- депротонованим киселину, она постаје ХЦОО ^- формат ањон , што може делоцализе негативан набој између два атома кисеоника. Самим тим, стабилан је анион и објашњава високу киселост мравље киселине.

Реакције

Мравље киселина може бити дехидрирана до угљен-моноксида (ЦО) и воде. У присуству платинских катализатора, такође се може разградити у молекуларни водоник и угљен диоксид:

ХЦООХ (л) → Х ₂ (г) + ЦО ₂ (г)

Ово својство омогућава да се мравље киселина сматра сигурним начином складиштења водоника.

Апликације

Прехрамбена и пољопривредна индустрија

Упркос томе колико штетна мравље киселина може бити, она се у адекватним концентрацијама користи као конзерванс у храни због свог антибактеријског деловања. Из истог се разлога користи у пољопривреди, гдје има и пестицидно дјеловање.

Такође има конзервативно деловање на пашњацима, што помаже у спречавању цревних гасова код расплодних животиња.

Текстилна и обућарска индустрија

Користи се у текстилној индустрији за бојење и рафинирање текстила, што је можда и најчешћа употреба ове киселине.

Мравља киселина користи се у преради коже због одмашћивања и уклањања длачица овог материјала.

Безбедност на путевима

Поред назначене индустријске употребе, деривати мравље киселине (формати) користе се у Швајцарској и Аустрији на путевима током зиме, како би се смањио ризик од несрећа. Овај третман је ефикаснији од употребе обичне соли.

Референце

1. Теллус (1988). Атмосферска мравље киселина из мравље мрави: прелиминарна процена408, 335-339.
2. Б. Миллет и др. (2015). Извори и одводи атмосферске мравље киселине. Атмос. Цхем. Пхис., 15, 6283-6304.
3. Википедиа. (2018). Мравља киселина. Преузето 7. априла 2018. године са: ен.википедиа.орг
4. Аципедиа. Мравља киселина. Преузето 7. априла 2018. године са: аципедиа.орг
5. Др НК Пател. Модул: 2, Предавање: 7. Мравинска киселина. Преузето 7. априла 2018. године са: нптел.ац.ин
6. Ф. Гонцхаров, МР Манаа, ЈМ Зауг, ЛЕ Фриед, ВБ Монтгомери. (2014). Полимеризација мравље киселине под високим притиском.
7. Јеан и Фред. (14. јуна 2017.) Термити који напуштају хумке. . Опоравак од: флицкр.цом
8. Мицхелле Беннингфиелд. (2016., 21. новембра). Употреба мравље киселине. Преузето 7. априла 2018. године са: еховенеспанол.цом