חומצה פורמית (HCOOH) מבנה, שימושים ומאפיינים

ה חומצה פורמית או חומצה מתנואיתזהו התרכובת הפשוטה והקטנה ביותר של כל החומצות האורגניות. זה ידוע גם בשם חומצה methanoic הנוסחה המולקולרית שלה הוא HCOOH, שיש רק אטום מימן אחד קשור לאטום פחמן. השם שלה נובע מהמילה פורמייקה, אשר בלטינית פירושו נמלים.

חוקרי המאה החמש-עשרה מצאו כי סוגים מסוימים של חרקים (פורמיצידא), כגון נמלים, טרמיטים, דבורים וחיפושיות, מפרישים את המתחם האחראי לנשיכות הכואבות שלהם. כמו כן, חרקים אלה להשתמש חומצה פורמית כמנגנון של התקפה, הגנה וכימיים איתות. 

יש בלוטות רעילות שמפרישות את זה וחומצות אחרות (למשל, חומצה אצטית) כמו תרסיס החוצה. חומצה פורמית חזקה מחומצה אצטית (CH₃COOH); לכן, מומס כמויות שוות במים, חומצה פורמית מייצרת פתרונות עם ערכי pH נמוך יותר.

חוקר הטבע האנגלי ג'ון ריי השיג את בידוד החומצה הפורמית בשנת 1671, מזוקק מכמויות גדולות של נמלים.

מאידך, הסינתזה המוצלחת הראשונה של המתחם הזה נעשתה על ידי הכימאי הצרפתי והפיזיקאי ג'וזף גיי-לוסאק, תוך שימוש בחומצה הידרוציאנית (HCN) כמגיב.

אינדקס

• 1 איפה אתה?
• מבנה
  • 2.1 מבנה גביש
• 3 מאפיינים
  • 3.1 תגובות
• 4 שימושים
  • 4.1 ענף המזון והחקלאות
  • 4.2 תעשיית הטקסטיל וההנעלה
  • 4.3 בטיחות בדרכים בכבישים
• 5 הפניות

איפה הוא?

חומצה פורמית יכולה להיות נוכחת ברמות יבשתי, כמרכיב של ביומסה או באטמוספרה, המעורבים במגוון רחב של תגובות כימיות; זה אפילו יכול להימצא מתחת לרצפות, בתוך השמן או בשלב הגז על פני השטח שלה.

במונחים של ביומסה, חרקים וצמחים הם הגנרטורים העיקריים של חומצה זו. כאשר דלקים מאובנים נשרפים הם מייצרים חומצה פורמית גזית; כתוצאה מכך, מנועי רכב לשחרר חומצה פורמית לתוך האטמוספירה.

עם זאת, כדור הארץ מארח מספר מופרז של נמלים, ובין כל אלה מסוגלים לייצר בשנה אלפי פעמים את כמות חומצה פורמית שנוצר על ידי התעשייה האנושית. כמו כן, שריפות יער מייצגות מקורות גזים של חומצה פורמית.

גבוה יותר, במטריצה ​​האטמוספירה המורכבת, תהליכים פוטו-כימיים המסנתזים חומצה פורמית מתרחשים.

בשלב זה הרבה תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) מושפעים תחת ההשפעות של קרינה אולטרה סגולה, או מתחמצנים על ידי מנגנוני OH רדיקלים חופשיים. הכימיה האטמוספירה העשירה והמורכבת היא, ללא ספק, המקור העיקרי לחומצה הפורמית על הפלנטה.

מבנה

בתמונה העליונה המבנה של דימר שלב גז של חומצה פורמית מודגם. הספירות הלבנות מתאימות לאטומי המימן, הספירות האדומות מתאימות לאטומי החמצן והשטחים השחורים תואמים את אטומי הפחמן.

במולקולות אלה ניתן לראות שתי קבוצות: hydroxyl (-OH) ו- formyl (-CH = O), שניהם מסוגלים ליצור קשרים מימן.

אינטראקציות אלה הן מסוג O-H-O, קבוצות hydroxyl להיות התורמים של H וקבוצות formyl התורמים של O.

עם זאת, H מחובר לאטום פחמן חסר קיבולת זו. אינטראקציות אלה הן חזקות מאוד, בשל האטום H האלקטרון עניים, המימן של קבוצת OH הוא חומצי יותר; לכן, מימן זה מייצב את הגשרים עוד יותר.

כתוצאה מן האמור לעיל, חומצה פורמית קיימת בצורה של דימיר ולא כמולקולה אישית.

מבנה גביש

כאשר הטמפרטורה יורדת, דימר מכוון את קשרי המימן שלו כדי ליצור את המבנה היציב ביותר האפשרי יחד עם dimers אחרים, ובכך יצירת אינסוף α β שרשראות של חומצה פורמית.

עוד nomenclature הוא "cis" ו "טרנס" conformers. במקרה זה, "cis" משמש לקביעת קבוצות מכוונות באותו כיוון, ו "טרנס" עבור קבוצות אלה בכיוונים מנוגדים.

לדוגמה, ב α שרשרת קבוצות formyl "נקודה" לאותו צד (בצד שמאל), בניגוד שרשרת β, שבו קבוצות formyl אלה מצביעים על הצדדים הפוכים (התמונה העליונה).

המבנה הגבישי הזה תלוי במשתנים הפיזיים הפועלים עליו, כגון לחץ וטמפרטורה. לפיכך, הרשתות ניתנות להמרה; כלומר, בתנאים שונים שרשרת "cis" יכולה להפוך לרשת "טרנס" ולהיפך.

אם הלחצים להגדיל לרמות דרסטי, שרשראות הם דחוסים מספיק כדי להיחשב פולימר גבישי של חומצה פורמית.

מאפיינים

- חומצה פורמית היא נוזל בטמפרטורת החדר, חסר צבע עם ריח חזק וחודר. יש לו משקל מולקולרי של 46 גרם / mol, נמס על 8.4 מעלות צלזיוס ויש לו נקודת רתיחה של 100.8 מעלות צלזיוס, גבוה יותר מזה של מים.

- הוא מתגלגל במים ובמיסים אורגניים קוטביים, כגון אתר, אצטון, מתנול ואתנול.

- לעומת זאת, בממיסים ארומטיים (כגון בנזן ו טולואן) הוא מסיס במקצת, כי חומצה פורמית בקושי יש אטום פחמן במבנה שלה.

- יש pKa של 3.77, חומצה יותר מזו של חומצה אצטית, אשר ניתן להסביר כי קבוצת מתיל תורם צפיפות אלקטרונים לאטום פחמן חמצון על ידי שני oxygens. התוצאה היא ירידה קלה בחומציות הפרוטון (CH₃COOH, HCOOH).

- חומצה הוא deprotonated, זה מומרים לתוך אניון HCOO^-, אשר יכול delocalize את המטען השלילי בין שני אטומי חמצן. לכן, הוא אניון יציב ומסביר את החומציות הגבוהה של חומצה פורמית.

תגובות

חומצה פורמית יכול להיות מיובש פחמן חד חמצני (CO) ומים. בנוכחות זרזים פלטינה, זה יכול גם להיות מחולקים לתוך מימן מולקולרי ופחמן דו חמצני:

HCOOH (l) → H₂(ז) + CO₂(ז)

תכונה זו מאפשרת חומצה פורמית להיחשב דרך בטוחה לאחסן מימן.

שימושים

תעשיית המזון והחקלאות

למרות כמה מזיקים חומצה פורמית יכול להיות, הוא משמש בריכוזים מתאימים כמו משמר מזונות בשל פעילות אנטיבקטריאלית שלה. מאותה סיבה הוא משמש בחקלאות, שם יש גם פעולה הדברה.

הוא גם מציג פעולה משמר על מרעה, אשר מסייע במניעת גזים במעיים בעלי חיים רבייה.

תעשיית הטקסטיל וההנעלה

הוא משמש בתעשיית הטקסטיל של צביעה וזיקוק של טקסטיל, להיות אולי השימוש הנפוץ ביותר של חומצה זו.

חומצה פורמית משמש לעיבוד עור בשל פעולת הסרת השומן שלה ואת הסרת שיער של חומר זה.

בטיחות בדרכים בדרכים

בנוסף לשימושים התעשייתיים שצוינו, נגזרים חומציים פורמטיים (פורמטים) משמשים בשוויץ ובאוסטריה בכבישים במהלך החורף, על מנת להקטין את הסיכון לתאונות. טיפול זה יעיל יותר מאשר שימוש במלח רגיל.

הפניות

1. טלוס (1988). חומצה פורמית אטמוספרית מנמלי פורמיצין: הערכה ראשונית 408, 335-339.
2. ב 'מילט ואח' (2015). מקורות וכיורים של חומצה פורמית באטמוספירה. אטמוס. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. ויקיפדיה. (2018). חומצה פורמית. מאוחסן ב -7 באפריל 2018, מ: en.wikipedia.org
4. אקסיפדיה. חומצה פורמית. מאוחסן ב -7 באפריל 2018, מתוך: acipedia.org
5. ד"ר נ 'פאטל. מודול: 2, הרצאה: 7. חומצה פורמית. מאוחסן ב -7 באפריל 2018, מתוך: nptel.ac.in
6. פ 'גונצ'רוב, מ' ר מנאעה, ג 'מ' זאוג, ל 'פריד, וו' מונטגומרי. (2014). פילמור של חומצה פורמית בלחץ גבוה.
7. ז'אן ופרד. (14 ביוני 2017). טרמיטים עוזבים את התלוליים. [איור] מקור: flickr.com
8. מישל בנינגפילד. (21 בנובמבר 2016). שימושים של חומצה פורמית. אחזור ב -7 באפריל 2018, מ: ehowenespanol.com