โครงสร้างของกรดฟอร์มิก (HCOOH) การใช้และคุณสมบัติ

กรดฟอร์มิก หรือกรดเมทาโนอิคมันเป็นสารประกอบที่ง่ายที่สุดและเล็กที่สุดของกรดอินทรีย์ทั้งหมด มันยังเป็นที่รู้จักกันในนามกรดเมทาโนอิคและสูตรโมเลกุลของมันคือ HCOOH โดยมีเพียงไฮโดรเจนอะตอมเดียวที่ถูกพันธะกับอะตอมคาร์บอน ชื่อของมันมาจากคำว่า Formica, ซึ่งในภาษาละตินหมายถึงมด.

นักธรรมชาติวิทยาในศตวรรษที่สิบห้าพบว่าแมลงบางชนิด (ฟอร์มิดีเด) เช่นมดปลวกผึ้งและแมลงต่าง ๆ หลั่งสารนี้ออกมาเพื่อกัดเจ็บปวด นอกจากนี้แมลงเหล่านี้ยังใช้กรดฟอร์มิกเป็นกลไกในการโจมตีป้องกันและส่งสัญญาณทางเคมี. 

มีต่อมพิษที่ขับถ่ายกรดนี้และกรดอื่น ๆ (เช่นกรดอะซิติก) เป็นสเปรย์ไปยังด้านนอก กรดฟอร์มิกแข็งแกร่งกว่ากรดอะซิติก (CH₃COOH); ดังนั้นเมื่อละลายในน้ำในปริมาณที่เท่ากันกรดฟอร์มิกจะผลิตสารละลายที่มีค่า pH ต่ำ.

นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษจอห์นเรย์ประสบความสำเร็จในการแยกกรดฟอร์มิกในปี 1671 ซึ่งกลั่นจากมดจำนวนมาก.

ในทางกลับกันการสังเคราะห์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกของสารประกอบนี้ถูกสร้างขึ้นโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสและนักฟิสิกส์ Joseph Gay-Lussac โดยใช้กรดไฮโดรไซยานิก (HCN) เป็นสารเคมี.

ดัชนี

• 1 คุณอยู่ที่ไหน?
• 2 โครงสร้าง
  • 2.1 โครงสร้างผลึก
• 3 คุณสมบัติ
  • 3.1 ปฏิกิริยา
• 4 ใช้
  • 4.1 อุตสาหกรรมอาหารและการเกษตร
  • 4.2 อุตสาหกรรมสิ่งทอและรองเท้า
  • 4.3 ความปลอดภัยทางถนนบนถนน
• 5 อ้างอิง

มันอยู่ที่ไหน?

กรดฟอร์มิกอาจมีอยู่ในระดับพื้นโลกในฐานะที่เป็นส่วนประกอบของชีวมวลหรือในชั้นบรรยากาศซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีในวงกว้าง มันสามารถพบได้ภายใต้พื้นภายในน้ำมันหรือในเฟสก๊าซบนพื้นผิวของมัน.

ในแง่ของชีวมวลแมลงและพืชเป็นตัวกำเนิดหลักของกรดนี้ เมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกเผาไหม้พวกเขาผลิตกรดฟอร์มิกก๊าซ; ดังนั้นเครื่องยนต์ของยานยนต์จึงปล่อยกรดฟอร์มิกออกสู่ชั้นบรรยากาศ.

อย่างไรก็ตามโลกเป็นโฮสต์ของมดจำนวนมากและในบรรดาสิ่งเหล่านี้สามารถผลิตได้ในหนึ่งพันเท่าของปริมาณกรดฟอร์มิกที่เกิดจากอุตสาหกรรมมนุษย์ ไฟป่านั้นเป็นแหล่งของกรดฟอร์มิก.

สูงขึ้นในเมทริกซ์บรรยากาศที่ซับซ้อนกระบวนการทางเคมีที่สังเคราะห์กรดฟอร์มิกเกิดขึ้น.

ณ จุดนี้สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายจำนวนมากจะถูกย่อยสลายภายใต้ผลของรังสีอัลตราไวโอเลตหรือถูกออกซิไดซ์โดยกลไกอนุมูลอิสระของ OH เคมีในบรรยากาศที่ซับซ้อนและซับซ้อนคือแหล่งกำเนิดกรดฟอร์มิกที่มีอิทธิพลต่อโลก.

โครงสร้าง

ในภาพด้านบนจะแสดงโครงสร้างของเฟสก๊าซหรี่ลงของกรดฟอร์มิก ทรงกลมสีขาวสอดคล้องกับอะตอมไฮโดรเจนทรงกลมสีแดงสอดคล้องกับอะตอมออกซิเจนและทรงกลมสีดำสอดคล้องกับอะตอมคาร์บอน.

ในโมเลกุลเหล่านี้สามารถเห็นได้สองกลุ่ม: ไฮดรอกซิล (-OH) และฟอร์มิล (-CH = O) ทั้งสองสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้.

ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นประเภท O-H-O กลุ่มไฮดรอกซิลเป็นผู้บริจาคของ H และกลุ่มฟอร์มิลเป็นผู้บริจาคของ O.

อย่างไรก็ตาม H ที่เชื่อมโยงกับอะตอมคาร์บอนขาดความสามารถนี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้มีความแข็งแรงมากและเนื่องจากอะตอม H ของอิเล็กตรอนไม่ดีไฮโดรเจนของกลุ่ม OH จะมีสภาพเป็นกรดมากขึ้น ดังนั้นไฮโดรเจนนี้ทำให้สะพานเสถียรมากขึ้น.

จากที่กล่าวมาข้างต้นทำให้กรดฟอร์มิกอยู่ในรูปของตัวหรี่แสงและไม่เป็นโมเลกุลเดี่ยว.

โครงสร้างผลึก

เมื่ออุณหภูมิลดลง dimer จะนำพันธะไฮโดรเจนของมันไปสร้างโครงสร้างที่เสถียรที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้พร้อมกับตัวหรี่อื่น ๆ ดังนั้นจึงสร้างโซ่αและ of ที่ไม่สิ้นสุดของกรดฟอร์มิก.

ระบบการตั้งชื่ออื่นคือ "cis" และ "trans" ในกรณีนี้ "ถูกต้อง" ใช้เพื่อกำหนดกลุ่มที่มุ่งเน้นไปในทิศทางเดียวกันและ "ทรานส์" สำหรับกลุ่มเหล่านั้นในทิศทางตรงกันข้าม.

ตัวอย่างเช่นในโซ่αกลุ่ม formyl "ชี้" ไปทางด้านเดียวกัน (ด้านซ้าย) ตรงกันข้ามกับโซ่βโดยที่กลุ่ม formyl เหล่านี้ชี้ไปที่ด้านตรงข้าม (ภาพบนสุด).

โครงสร้างผลึกนี้ขึ้นอยู่กับตัวแปรทางกายภาพที่กระทำกับมันเช่นความดันและอุณหภูมิ ดังนั้นโซ่สามารถเปลี่ยนแปลงได้; นั่นคือภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันโซ่ "ถูกต้อง" สามารถเปลี่ยนเป็นห่วงโซ่ "ทรานส์" และในทางกลับกัน.

หากความดันเพิ่มขึ้นถึงระดับรุนแรงโซ่จะถูกบีบอัดให้เพียงพอที่จะพิจารณาว่าเป็นผลึกโพลีเมอร์ของกรดฟอร์มิก.

สรรพคุณ

- กรดฟอร์มิกเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องไม่มีสีและมีกลิ่นแรงและทะลุผ่าน มีน้ำหนักโมเลกุล 46 g / mol ละลายที่ 8.4 ° C และมีจุดเดือดที่ 100.8 ° C สูงกว่าน้ำ.

- มันสามารถละลายได้ในน้ำและในตัวทำละลายอินทรีย์ขั้วเช่นอีเธอร์อะซีโตนเมทานอลและเอทานอล.

- ในทางตรงกันข้ามในตัวทำละลายอะโรมาติก (เช่นเบนซีนและโทลูอีน) จะละลายได้เล็กน้อยเนื่องจากกรดฟอร์มิกแทบจะไม่มีอะตอมของคาร์บอนในโครงสร้าง.

- มีค่า pKa เท่ากับ 3.77 ซึ่งเป็นกรดมากกว่ากรดอะซิติกซึ่งสามารถอธิบายได้เนื่องจากกลุ่มเมทิลมีส่วนช่วยให้อิเล็กตรอนมีความหนาแน่นของอะตอมคาร์บอนที่ออกซิไดซ์โดยออกซิเจนสองตัว ส่งผลให้ความเป็นกรดของโปรตอนลดลงเล็กน้อย₃COOH, HCOOH).

- กรดจะถูกแยกออกจากกันซึ่งจะถูกแปลงเป็นประจุลบ HCOO^-, ซึ่งสามารถแยกแยะประจุไฟฟ้าลบระหว่างอะตอมออกซิเจนทั้งสองได้ ดังนั้นจึงเป็นประจุลบที่เสถียรและอธิบายความเป็นกรดสูงของกรดฟอร์มิก.

ปฏิกิริยา

กรดฟอร์มิกสามารถถูกทำให้เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และน้ำ ในการมีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินั่มมันสามารถถูกแยกย่อยเป็นไฮโดรเจนโมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์:

HCOOH (l) → H₂(g) + CO₂(G)

คุณสมบัตินี้ช่วยให้กรดฟอร์มิกถือว่าเป็นวิธีที่ปลอดภัยในการเก็บไฮโดรเจน.

การใช้งาน

อุตสาหกรรมอาหารและการเกษตร

แม้กรดฟอร์มิกจะมีอันตรายแค่ไหน แต่มันก็ถูกใช้ในระดับความเข้มข้นที่เหมาะสมเพื่อเป็นสารกันบูดในอาหารเนื่องจากมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย ด้วยเหตุผลเดียวกันกับที่ใช้ในการเกษตรซึ่งมีการใช้ยาฆ่าแมลง.

นอกจากนี้ยังนำเสนอการอนุรักษ์วัตถุกันเสียบนทุ่งหญ้าซึ่งช่วยป้องกันก๊าซในลำไส้ในการปรับปรุงพันธุ์สัตว์.

อุตสาหกรรมสิ่งทอและรองเท้า

มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอในการย้อมและการกลั่นสิ่งทอซึ่งอาจใช้บ่อยที่สุดของกรดนี้.

กรดฟอร์มิกถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตหนังเนื่องจากการสูญเสียไขมันและการกำจัดขนของสารนี้.

ความปลอดภัยทางถนนบนถนน

นอกจากการใช้ในอุตสาหกรรมที่ระบุแล้วอนุพันธ์ฟอร์มิกกรด (รูปแบบ) ยังใช้ในสวิตเซอร์แลนด์และออสเตรียบนท้องถนนในช่วงฤดูหนาวเพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดอุบัติเหตุ การรักษานี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้เกลือทั่วไป.

การอ้างอิง

1. Tellus (1988) กรดฟอร์มิคในบรรยากาศจากมดที่มาจาก formoshi: การประเมินเบื้องต้น 408, 335-339.
2. B. ข้าวฟ่างและคณะ (2015) แหล่งที่มาและที่เก็บกรดฟอร์มิคในบรรยากาศ กฎระเบียบ Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. วิกิพีเดีย (2018) กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2018 จาก: en.wikipedia.org
4. Acipedia กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2018 จาก: acipedia.org
5. ดร. เอ็นเคเทล โมดูล: 2, การบรรยาย: 7. กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2018 จาก: nptel.ac.in
6. F. Goncharov, M. R. Manaa, J. M. Zaug, L. E. Fried, W. B. Montgomery (2014) การรวมตัวของกรดฟอร์มิกภายใต้ความดันสูง.
7. Jean และ Fred (14 มิถุนายน 2017) ปลวกออกจากเนิน [รูป] ดึงมาจาก: flickr.com
8. Michelle Benningfield (21 พฤศจิกายน 2016) การใช้กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2018 จาก: ehowenespanol.com