Muurahaishappo (HCOOH), käyttö ja ominaisuudet



muurahaishappo tai metaanihappoSe on kaikkien orgaanisten happojen yksinkertaisin ja pienin yhdiste. Tunnetaan myös nimellä metaanihappo ja sen molekyylikaava on HCOOH, jossa on vain yksi vetyatomi, joka on sitoutunut hiiliatomiin. Sen nimi on peräisin sanasta muovilaminaatti, joka latinaksi tarkoittaa ant.

15-luvun luonnontieteilijät totesivat, että tietyntyyppiset hyönteiset (formicidae), kuten muurahaiset, termiitit, mehiläiset ja kovakuoriaiset, erittävät tämän yhdisteen, joka on vastuussa tuskallisista puremistaan. Nämä hyönteiset käyttävät myös muurahaishappoa hyökkäyksen, puolustuksen ja kemiallisen signaloinnin mekanismina. 

Pidä myrkyllisiä rauhasia, jotka erittävät tämän ja muut hapot (esim. Etikkahappo) suihkeena ulkopuolelle. Muurahaishappo on vahvempi kuin etikkahappo (CH3COOH); siten, että liuenneet yhtä suurina määrinä vedessä, muurahaishappo tuottaa liuoksia, joiden pH-arvot ovat alhaisemmat.

Englannin luonnontieteilijä John Ray saavutti muurahaishapon eristyksen vuonna 1671, joka oli tislattu suurista muurahaisista määristä.

Toisaalta Ranskan kemisti ja fyysikko Joseph Gay-Lussac valmistivat tämän yhdisteen ensimmäisen onnistuneen synteesin käyttäen syaanihappoa (HCN) reagenssina.

indeksi

  • 1 Missä olet?
  • 2 Rakenne
    • 2.1 Kristallirakenne
  • 3 Ominaisuudet
    • 3.1 Reaktiot
  • 4 Käyttö
    • 4.1 Elintarvike- ja maatalousala
    • 4.2 Tekstiili- ja jalkineteollisuus
    • 4.3 Tieturvallisuus teillä
  • 5 Viitteet

Missä se on?

Muurahaishappo voi olla läsnä maanpäällisillä tasoilla biomassan tai ilmakehän komponenttina, joka on mukana monissa kemiallisissa reaktioissa; Se löytyy jopa lattian alla, öljyn tai kaasufaasin pinnalla.

Biomassan osalta hyönteiset ja kasvit ovat tämän hapon päägeneraattorit. Kun poltetaan fossiilisia polttoaineita, ne tuottavat kaasumaisia ​​muurahaishappoja; näin ollen ajoneuvon moottorit vapauttavat muurahaishappoa ilmakehään.

Maapallolla on kuitenkin ylivoimainen määrä muurahaisia, ja niiden joukossa kaikki pystyvät tuottamaan vuosittain tuhansia kertoja ihmisen teollisuuden tuottaman muurahaishapon määrän. Samoin metsäpalot ovat muurahaishapon kaasumaisia ​​lähteitä.

Kompleksisessa ilmakehän matriisissa on korkeampia fotokemiallisia prosesseja, jotka syntetisoivat muurahaishappoa.

Tässä vaiheessa monet haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) hajoavat ultraviolettisäteilyn vaikutuksen alaisena tai hapettuvat OH-vapaiden radikaalimekanismien avulla. Rikas ja monimutkainen ilmakehä kemia on ylivoimaisesti muurahaishapon pääasiallinen lähde planeetalla.

rakenne

Ylemmässä kuvassa on esitetty muurahaishapon kaasufaasidimeerin rakenne. Valkoiset pallot vastaavat vetyatomeja, punaiset pallot vastaavat happiatomeja ja mustat pallot vastaavat hiiliatomeja.

Näissä molekyyleissä voidaan nähdä kahta ryhmää: hydroksyyli (-OH) ja formyyli (-CH = O), jotka molemmat kykenevät muodostamaan vety-sidoksia.

Nämä vuorovaikutukset ovat tyyppiä O-H-O, hydroksyyliryhmät ovat H: n ja formyyliryhmien luovuttajia O: n luovuttajina..

Hiiliatomiin sitoutuneella H: lla ei kuitenkaan ole tätä kapasiteettia. Nämä vuorovaikutukset ovat hyvin voimakkaita ja elektronisen köyhän H-atomin vuoksi OH-ryhmän vety on happamampi; siksi tämä vety stabiloi sillat entisestään.

Edellä esitetyn seurauksena muurahaishappo on dimeerin muodossa eikä yksittäisenä molekyylinä.

Kristallirakenne

Kun lämpötila laskee, dimeeri ohjaa vetysidoksiasa tuottamaan mahdollisimman stabiilin rakenteen yhdessä muiden dimeerien kanssa, jolloin syntyy äärettömän muurahaishapon a- ja P-ketjuja.

Toinen nimikkeistö on "cis" ja "trans" konformeerit. Tässä tapauksessa "cis": tä käytetään ryhmiin, jotka on suunnattu samaan suuntaan, ja "trans" niille ryhmille vastakkaisiin suuntiin.

Esimerkiksi a-ketjussa formyyliryhmät "osoittavat" samalle puolelle (vasen puoli), päinvastoin kuin P-ketju, jossa nämä formyyliryhmät osoittavat vastakkaisille puolille (ylempi kuva).

Tämä kiteinen rakenne riippuu fyysisistä muuttujista, jotka vaikuttavat siihen, kuten paineeseen ja lämpötilaan. Niinpä ketjut ovat vaihdettavissa; toisin sanoen eri olosuhteissa "cis-ketju" voidaan muuntaa "trans" -ketjuksi ja päinvastoin.

Jos paineet nousevat jyrkille tasoille, ketjut puristetaan tarpeeksi, jotta niitä voidaan pitää muurahaishapon kiteisenä polymeerinä.

ominaisuudet

- Muurahaishappo on nestemäinen huoneenlämpötilassa, väritön ja vahva ja tunkeutuva haju. Sen molekyylipaino on 46 g / mol, sulaa 8,4 ° C: ssa ja kiehumispiste on 100,8 ° C korkeampi kuin veden..

- Se sekoittuu veteen ja polaarisiin orgaanisiin liuottimiin, kuten eetteriin, asetoniin, metanoliin ja etanoliin.

- Sitä vastoin aromaattisissa liuottimissa (kuten bentseenissä ja tolueenissa) se on liukeneva lievästi, koska muurahaishapolla ei ole rakenteessa juuri hiiliatomia..

- Sen pKa on 3,77, enemmän happoa kuin etikkahapolla, mikä voidaan selittää, koska metyyliryhmä edistää elektronitiheyttä kahden hapen hapettaman hiiliatomin suhteen. Tämä johtaa pieneen protonihapon vähenemiseen (CH3COOH, HCOOH).

- Happo deprotonoidaan, tämä muunnetaan HCOO-anioniksi-, joka voi delokalisoida negatiivisen varauksen kahden happiatomin välillä. Siksi se on stabiili anioni ja selittää muurahaishapon korkean happamuuden.

reaktiot

Muurahaishappo voidaan dehydratoida hiilimonoksidiksi (CO) ja vedeksi. Platinakatalyyttien läsnä ollessa se voidaan myös jakaa molekyylin vetyksi ja hiilidioksidiksi:

HCOOH (l) → H2(g) + CO2(G)

Tämä ominaisuus sallii muurahaishapon olevan turvallinen tapa säilyttää vety.

sovellukset

Elintarvike- ja maatalousala

Huolimatta siitä, että muurahaishappo voi olla haitallista, sitä käytetään sopivina pitoisuuksina säilöntäaineena elintarvikkeissa antibakteerisen vaikutuksensa vuoksi. Samasta syystä sitä käytetään maataloudessa, jossa sillä on myös torjunta-aineita.

Siinä esitetään myös säilöntäaineita laitumilla, mikä auttaa estämään suolistokaasuja jalostuseläimissä.

Tekstiili- ja jalkineteollisuus

Sitä käytetään tekstiiliteollisuudessa tekstiilien värjäykseen ja jalostukseen, mikä on ehkä tämän hapon yleisin käyttö.

Muurahaishappoa käytetään nahan käsittelyssä sen rasvanpoistotoimenpiteen ja tämän materiaalin karvanpoiston vuoksi.

Tieturvallisuus teillä

Ilmoitettujen teollisten käyttötapojen lisäksi muurahaishappojohdannaisia ​​(formaatteja) käytetään Sveitsissä ja Itävallassa teillä talven aikana onnettomuusriskin vähentämiseksi. Tämä hoito on tehokkaampaa kuin tavallisen suolan käyttö.

viittaukset

  1. Tellus (1988). Ilmakehän muurahaishappo muurahaisista muurahaisista: alustava arviointi408, 335-339.
  2. B. Millet et ai. (2015). Ilmakehän muurahaishapon lähteet ja nielut. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
  3. Wikipedia. (2018). Muurahaishappo. Haettu 7. huhtikuuta 2018 osoitteesta: en.wikipedia.org
  4. Acipedia. Muurahaishappo. Haettu 7. huhtikuuta 2018 osoitteesta: acipedia.org
  5. Dr. N. K. Patel. Moduuli: 2, luento: 7. Muurahaishappo. Haettu 7. huhtikuuta 2018 osoitteesta: nptel.ac.in
  6. F. Goncharov, M. R. Manaa, J. M. Zaug, L. E. Fried, W. B. Montgomery. (2014). Muurahaishapon polymerointi korkean paineen alaisena.
  7. Jean ja Fred. (14. kesäkuuta 2017). Termiitit, jotka lähtevät rinteistä. [Kuva]. Haettu osoitteesta: flickr.com
  8. Michelle Benningfield. (21. marraskuuta 2016). Muurahaishapon käyttö. Haettu 7. huhtikuuta 2018 osoitteesta: ehowenespanol.com