HANGYASAV (HCOOH): SZERKEZETE, FELHASZNÁLÁSA ÉS TULAJDONSÁGAI - KÉMIA - 2025

A hangyasav vagy a metánsav a szerves savak közül a legegyszerűbb és legkisebb. Metánsav néven is ismert, és molekuláris képlete a HCOOH, amelynek csak egy hidrogénatomja van a szénatomhoz kötve. A neve a Formica szóból származik, amely latinul jelenik meg az ant.

A 15. századi természettudósok úgy találták, hogy bizonyos típusú rovarok (a hangyák), mint például hangyák, termesek, méhek és bogarak, ezt a vegyületet választják ki a fájdalmas szájukért. Hasonlóképpen, ezek a rovarok hangyasavat használnak támadás, védekezés és kémiai jelzés mechanizmusaként.

A hangyák és a bogarak hangyasavat választanak ki

Mérgező mirigyek vannak, amelyek ezt és más savakat (például ecetsavat), mint permet kifelé ürítik. Hangyasav erősebb, mint ecetsavat (CH ₃ COOH); ezért a vízben azonos mennyiségben oldva a hangyasav alacsonyabb pH-értékű oldatot hoz létre.

Az angol természettudósnak, John Ray-nek sikerült 1671-ben elkülöníteni a hangyasavat, és nagyszámú hangyáról ledesztillálta.

Másrészről, a vegyület első sikeres szintézisét Joseph Gay-Lussac francia vegyész és fizikus végezte, hidrogén-ciansav (HCN) felhasználásával.

Hol található?

A hangyasav jelen lehet földi szinteken, biomassza összetevőjeként vagy a légkörben, a kémiai reakciók széles spektrumában; Még a talaj alatt, az olaj belsejében vagy a felületén lévő gáznemű fázisban is megtalálható.

A biomassza szempontjából rovarok és növények képezik ennek a savnak a fő generátorát. Fosszilis tüzelőanyagok égetésekor gáznemű hangyasavat képeznek; következésképpen a járműmotorok hangyasavat bocsátanak ki a légkörbe.

A Föld azonban rendkívül sok hangyának ad otthont, és ezek közül többen képesek az emberi ipar által egy év alatt előállított hangyasav mennyiségének ezerszörösére termelni. Hasonlóképpen, az erdőtüzek a hangyasav gáznemű forrásait is jelentik.

A komplex légköri mátrixban magasabbra kerülnek a hangyasavat szintetizáló fotokémiai folyamatok.

Ezen a ponton sok illékony szerves vegyület (VOC) lebomlik az ultraibolya sugárzás hatására, vagy OH szabad gyökös mechanizmusok által oxidálódik. A gazdag és komplex légköri kémia messze a hangyasav domináns forrása a bolygón.

Szerkezet

A felső kép a hangyasav gázfázisú dimer szerkezetét szemlélteti. A fehér gömbök hidrogénatomoknak felelnek meg, a piros gömbök oxigénatomoknak és a fekete gömbök szénatomoknak.

Ezekben a molekulákban két csoport látható: hidroxil- (–OH) és formil- (–CH = O), amelyek képesek hidrogénkötések kialakítására.

Ezek az interakciók O-HO típusúak, a hidroxilcsoportok a H és a formilcsoportok az O donorjai.

A szénatomhoz kapcsolódó H-nak azonban nincs ez a képessége. Ezek a kölcsönhatások nagyon erősek, és az elektronszegény H-atom miatt az OH csoportban a hidrogén savasabb; ezért ez a hidrogén tovább stabilizálja a hidakat.

A fentiek eredményeként a hangyasav dimerként létezik, és nem különálló molekulaként.

Kristályszerkezet

A hőmérséklet csökkenésével a dimer úgy irányítja hidrogénkötéseit, hogy a lehető legstabilabb szerkezetet hozzon létre a többi dimerrel együtt, így végtelen hangyasav α és β láncokat hozva létre.

Egy másik nómenklatúra a "cisz" és "transz" konformerek. Ebben az esetben a "cisz" kifejezést az azonos irányba orientált csoportok, a "transz" csoportot az ellenkező irányba orientált csoportok megjelölésére használják.

Például az α-láncban a formilcsoportok „mutatnak” ugyanarra az oldalra (balra), ellentétben a β-lánccal, ahol ezek a formilcsoportok az ellenkező oldalra mutatnak (felső kép).

Ez a kristályszerkezet a rá ható fizikai változóktól, például a nyomástól és a hőmérséklettől függ. Így a láncok átválthatók; vagyis különböző körülmények között egy "cisz" lánc "transz" láncgá alakítható és fordítva.

Ha a nyomás drasztikus szintre emelkedik, a láncok eléggé összenyomódnak, hogy hangyasav kristályos polimerének lehessen tekinteni.

Tulajdonságok

- A hangyasav szobahőmérsékleten folyékony, színtelen, erős és áthatoló szagú. 46 g / mol molekulatömegű, 8,4 ° C-on olvad, és 100,8 ° C-on forráspontja magasabb, mint a vízé.

- Vízben és poláris szerves oldószerekben, például éterben, acetonban, metanolban és etanolban elegyedik.

- Másrészt, aromás oldószerekben (például benzolban és toluolban) kevéssé oldódik, mivel a hangyasav szerkezetében alig van egy szénatom.

- PKa értéke 3,77, savasabb, mint az ecetsav, ami azzal magyarázható, hogy a metilcsoport elektronikus sűrűséget biztosít a két oxigén által oxidált szénatomhoz. Ez eredményezi enyhe csökkenést a savasság a proton (CH ₃ COOH, HCOOH).

- deprotonált sav, ez lesz a HCOO ^- formátum anion, amely lehet delocalize a negatív töltés a két oxigénatomot tartalmaz. Következésképpen stabil anion, amely magyarázza a hangyasav magas savtartalmát.

reakciók

A hangyasav szén-monoxiddá (CO) és vízzé dehidratálható. Platinakatalizátorok jelenlétében is bomlik molekuláris hidrogénné és szén-dioxiddá:

HCOOH (l) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

Ez a tulajdonság lehetővé teszi a hangyasavat a hidrogén tárolásának biztonságos módjának.

Alkalmazások

Az élelmiszer- és mezőgazdasági ipar

Annak ellenére, hogy káros hangyasav lehet, antibakteriális hatása miatt megfelelő koncentrációban használják tartósítószerként az élelmiszerekben. Ugyanezen okból használják a mezőgazdaságban, ahol peszticid hatású is.

Ezenkívül tartósító hatással van a legelőkre, ami elősegíti a tenyészállatok bélgáz-megelőzését.

A textil- és lábbeliipar

A textiliparban használják a textíliák festésére és finomítására, e talán a leggyakoribb felhasználása.

A hangyasavat zsírtalanító hatásának és ezen anyag szőrszálainak eltávolítása miatt használják a bőrfeldolgozásban.

Közúti biztonság az utakon

A jelzett ipari felhasználásokon kívül a hangyasavszármazékokat (formátumokat) használják Svájcban és Ausztriában az utakon télen a balesetek kockázatának csökkentése érdekében. Ez a kezelés hatékonyabb, mint a közönséges só használata.

Irodalom

1. Tellus (1988). Hangyasav hangyasav atmoszférikus hangyasav: előzetes becslés408, 335-339.
2. B. Millet és munkatársai. (2015). A hangyasav forrásai és mosogatásai. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. Wikipedia. (2018). Hangyasav. Visszakeresve: 2018. április 7-én, a következő helyről: en.wikipedia.org
4. Acipedia. Hangyasav. Visszakeresve: 2018. április 7-én, a következőről: acipedia.org
5. Dr. NK Patel. Modul: 2, előadás: 7. Hangyasav. Beolvasva: 2018. április 7-én, a következő helyről: nptel.ac.in
6. F. Goncharov, Manaa MR, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery. (2014). A hangyasav polimerizációja nagy nyomáson.
7. Jean és Fred. (2017. június 14.) A termesek elhagyják a dombokat.. Helyreállítva: flickr.com
8. Michelle Benningfield. (2016, november 21). Hangyasav felhasználások. Visszakeresve: 2018. április 7-én, az ehowenespanol.com webhelyről