FORMIC ACID (HCOOH): ISTRAKTURA, GAMIT AT MGA KATANGIAN - CHEMISTRY - 2025

Ang formic acid o metanoiko acid ay ang pinakasimpleng at pinakamaliit sa lahat ng mga organic acids compound. Kilala rin ito bilang methanoic acid at ang molekular na formula nito ay HCOOH, na mayroong isang hydrogen atom na nakagapos sa carbon atom. Ang pangalan nito ay nagmula sa salitang Formica, na Latin para sa ant.

Nahanap ng mga naturalista ng ika-15 siglo na ang ilang mga uri ng mga insekto (ang formicids), tulad ng mga ants, termite, bubuyog at mga beetles, ilihim ang compound na ito na may pananagutan sa kanilang mga masakit na pagkantot. Gayundin, ang mga insekto na ito ay gumagamit ng formic acid bilang isang mekanismo ng pag-atake, pagtatanggol at pag-sign sa kemikal.

Ang mga ants at beetles ay nagtatago ng formic acid

Mayroon silang mga nakalalasong glandula na nagpapagana nito at iba pang mga acid (halimbawa, acetic acid) bilang isang spray sa labas. Ang formic acid ay mas malakas kaysa sa acetic acid (CH ₃ COOH); samakatuwid, natunaw sa pantay na halaga sa tubig, ang formic acid ay gumagawa ng mga solusyon na may mas mababang mga halaga ng pH.

Ang Ingles na naturalista na si John Ray ay nagtagumpay sa paghiwalayin ang formic acid noong 1671, na pinalayo ito mula sa malalaking bilang ng mga ants.

Sa kabilang banda, ang unang matagumpay na synthesis ng tambalang ito ay isinagawa ng chemist ng Pranses at pisiko na si Joseph Gay-Lussac, gamit ang hydrocyanic acid (HCN) bilang isang reagent.

Saan matatagpuan ito?

Ang formic acid ay maaaring naroroon sa mga antas ng terrestrial, bilang isang bahagi ng biomass o sa kapaligiran, na kasangkot sa isang malawak na spectrum ng mga reaksiyong kemikal; Maaari rin itong matagpuan sa ilalim ng lupa, sa loob ng langis o sa gas na phase sa ibabaw nito.

Sa mga tuntunin ng biomass, ang mga insekto at halaman ang pangunahing mga generator ng acid na ito. Kapag nasusunog ang mga fossil fuels ay naglalabas sila ng mga gas na formic acid; dahil dito, inilalabas ng mga engine ng sasakyan ang formic acid sa kapaligiran.

Gayunpaman, ang Earth ay tahanan ng isang napakalaking bilang ng mga ants, at kabilang sa lahat ng mga ito ay may kakayahang makagawa ng libu-libong beses ang halaga ng formic acid na nilikha ng industriya ng tao sa isang taon. Gayundin, ang mga sunog sa kagubatan ay kumakatawan sa mga mapagkukunan ng gas ng formic acid.

Mas mataas sa kumplikadong atmospheric matrix, mga proseso ng photochemical na synthesize ang formic acid na nangyari.

Sa puntong ito, maraming mga pabagu-bago ng isip ang mga organikong compound (VOC) ay nasiraan ng loob sa ilalim ng mga epekto ng ultraviolet radiation, o na-oxidized ng mga libreng mekanikal na mekanikal ng OH. Ang mayaman at kumplikadong kimika na pang-atmospheric ay sa pinakamalawak na mapagkukunan ng formic acid sa planeta.

Istraktura

Ang itaas na imahe ay naglalarawan ng istraktura ng isang formic acid gas phase dimer. Ang mga puting spheres ay tumutugma sa mga atom ng hydrogen, ang pulang spheres sa mga atomo ng oxygen at ang itim na spheres sa mga carbon atoms.

Dalawang grupo ang makikita sa mga molekulang ito: hydroxyl (–OH) at formyl (–CH = O), na parehong may kakayahang bumubuo ng mga bono ng hydrogen.

Ang mga pakikipag-ugnay na ito ay sa uri ng O-HO, ang mga hydroxyl group na ang mga donor ng H at ang mga formyl group ang mga donor ng O.

Gayunpaman, ang H na nakakabit sa carbon atom ay kulang sa kakayahang ito. Ang mga pakikipag-ugnay na ito ay napakalakas at, dahil sa elektron-mahinang H atom, ang hydrogen sa pangkat ng OH ay mas acidic; samakatuwid, ang hydrogen na ito ay karagdagang nagpapatatag sa mga tulay.

Bilang isang resulta ng nasa itaas, ang formic acid ay umiiral bilang isang dimer at hindi bilang isang indibidwal na molekula.

Istraktura ng Crystal

Habang bumababa ang temperatura, ang dimer orients nito hydrogen bond upang makabuo ng pinaka-matatag na istraktura na posible kasama ang iba pang mga dimer, kaya lumilikha ng walang hanggan α at β chain ng formic acid.

Ang isa pang nomenclature ay ang "cis" at "trans" conformers. Sa kasong ito, ang "cis" ay ginagamit upang magtalaga ng mga pangkat na nakatuon sa parehong direksyon, at "trans" para sa mga pangkat na iyon sa kabaligtaran ng mga direksyon.

Halimbawa, sa α chain ang formyl groups na "point" sa magkatulad na bahagi (kaliwa), kabaligtaran sa β chain, kung saan ang mga grupong formyl na ito ay tumuturo sa kabaligtaran (itaas na imahe).

Ang istrukturang mala-kristal na ito ay nakasalalay sa mga pisikal na variable na kumikilos dito, tulad ng presyon at temperatura. Sa gayon, ang mga tanikala ay mapapalitan; iyon ay, sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng isang "cis" chain ay maaaring mabago sa isang "trans" chain, at kabaligtaran.

Kung ang mga panggigipit ay tumataas sa mga marahas na antas, ang mga kadena ay sapat na nag-compress upang maituring na isang mala-kristal na polimer ng formic acid.

Ari-arian

- Ang formic acid ay isang likido sa temperatura ng silid, walang kulay at may isang malakas at tumagos na amoy. Mayroon itong isang molekular na bigat ng 46g / mol, natutunaw sa 8.4ºC at may isang punto ng kumukulo na 100.8ºC, mas mataas kaysa sa tubig.

- Ito ay hindi nagagawa sa tubig at sa polar organic solvents, tulad ng eter, acetone, methanol at ethanol.

- Sa kabilang banda, sa aromatic solvents (tulad ng benzene at toluene) ito ay bahagyang natutunaw, dahil ang formic acid ay halos mayroong isang carbon atom sa istraktura nito.

- Mayroon itong pKa na 3.77, mas acidic kaysa sa acetic acid, na maaaring maipaliwanag dahil ang grupong metil ay nagbibigay ng elektronikong density sa carbon atom na na-oxidized ng dalawang oxygengens. Nagreresulta ito sa isang bahagyang pagbaba sa kaasiman ng proton (CH ₃ COOH, HCOOH).

- Inalis ang asido, nagiging HCOO ^- format ang anion , na maaaring ibunyag ang negatibong singil sa pagitan ng dalawang atomo ng oxygen. Dahil dito, ito ay isang matatag na anion at ipinapaliwanag ang mataas na kaasiman ng formic acid.

Mga reaksyon

Ang formic acid ay maaaring mai-dehydrated sa carbon monoxide (CO) at tubig. Sa pagkakaroon ng mga platinum catalysts, maaari rin itong mabulok sa molekular na hydrogen at carbon dioxide:

HCOOH (l) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

Pinapayagan ng ari-arian na ito ang formic acid na maituturing na isang ligtas na paraan upang maiimbak ang hydrogen.

Aplikasyon

Ang industriya ng pagkain at agrikultura

Sa kabila ng kung paano mapanganib ang formic acid, ginagamit ito sa sapat na konsentrasyon bilang isang pang-imbak sa pagkain dahil sa pagkilos nitong antibacterial. Para sa parehong kadahilanan na ginagamit ito sa agrikultura, kung saan mayroon din itong aksyon na pestisidyo.

Mayroon din itong isang preserbatibong pagkilos sa mga pastulan, na tumutulong na maiwasan ang bituka na gas sa pag-aanak ng mga hayop.

Ang industriya ng hinabi at kasuotan sa paa

Ginagamit ito sa industriya ng hinabi sa pagtitina at pagpipino ng mga tela, na marahil ang madalas na paggamit ng acid na ito.

Ang pormula ng acid ay ginagamit sa pagproseso ng katad dahil sa pagkabulok nito at sa pag-alis ng buhok ng materyal na ito.

Kaligtasan sa kalsada sa mga kalsada

Bilang karagdagan sa ipinahiwatig na mga pang-industriya na paggamit, ang formic acid derivatives (mga format) ay ginagamit sa Switzerland at Austria sa mga kalsada sa panahon ng taglamig, upang mabawasan ang panganib ng mga aksidente. Ang paggamot na ito ay mas mahusay kaysa sa paggamit ng karaniwang asin.

Mga Sanggunian

1. Tellus (1988). Atmospheric formic acid mula sa formicine ants: isang paunang pagtatasa408, 335-339.
2. B. Millet et al. (2015). Mga mapagkukunan at paglubog ng atmospheric formic acid. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. Wikipedia. (2018). Pormal na acid. Nakuha noong Abril 7, 2018, mula sa: en.wikipedia.org
4. Acipedia. Pormal na Acid. Nakuha noong Abril 7, 2018, mula sa: acipedia.org
5. NK Patel. Modyul: 2, Lecture: 7. Formic acid. Nakuha noong Abril 7, 2018, mula sa: nptel.ac.in
6. F. Goncharov, MR Manaa, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery. (2014). Polymerization ng Formic Acid sa ilalim ng High Pressure.
7. Jean at Fred. (Hunyo 14, 2017). Ang mga Termites na umaalis sa mga burol. . Nabawi mula sa: flickr.com
8. Michelle Benningfield. (2016, Nobyembre 21). Gumagamit ng formic acid. Nakuha noong Abril 7, 2018, mula sa: ehowenespanol.com