Доклад про муравьиную кислоту по химии

Обновлено: 02.07.2024

В 17-ом веке ее нашли в муравьях и решили назвать муравьиной. Кислоту насекомые выделяют при укусах.

Джон Рейем, открывший соединение, изучал рыжих муравьев. С их помощью и получил реагент.

Позже, выяснилось, что муравьиная кислота вовсе не муравьиная, точнее, не только.

Вещество содержится во фруктах, растениях, человеческом поте, моче. Кроме муравьев кислоту выделяют пчелы, тоже при укусах.

Так что, ощущение от ее попадания в кожу вспомнит каждый. Это жжение. Хоть реагент и не относится к сильным, но все же, является кислотой .

Название класса оправдано. Все его соединения кислые на вкус. Но, сейчас не об общих свойствах, а характеристиках именно муравьиного реагента.

Свойства муравьиной кислоты

HCOOH, – такова формула муравьиной кислоты. COOH химики называют карбоксильной группой.

В героини статьи она одна, поэтому, соединение одноосновное. CH₄ – метан. Соответственно, кислота метановая.

Собрав данные воедино, получаем одноосновное карбоновое соединение метана. Оно биогенно, поскольку вырабатывается живыми организмами, а не только синтезируется.

Цепь молекул кислоты открыта. Если пройдет взаимодействие со спиртом, получится этерифицированная форма соединения.

Такая характерна для масел, восков, в общем, растительных и животных жиров. Поэтому, метановую кислоту именуют жирной.

Однако, в своем ряду соединение стоит особняком, поскольку углерод карбоксильной группы скреплен с водородом .

Обычно же, он контачит с алкилом, то есть, углеводородным радикалом. В итоге, героиню статьи можно причислить не только к жирным кислотам , но и альдегидам, а попросту, спиртам.

Как и они, муравьиная кислота способна окисляться. Итог реакции – угольная кислота.

От альдегидов соединение взяло и способность восстанавливать соли и окиси ртути. Реакции муравьиной кислоты с ними идут при нагреве.

Получаются закись ртути , а порой, и ее металлическая форма. Подобная реакция проходит с серебром .

Взаимодействие дает соль муравьиной кислоты. Она просто разлагается, вновь давая чистый аргентум.

У муравьиной кислоты нет кристаллического состояния. Соединение изначально жидкое, легко смешивается с ацетоном, глицерином, бензолом.

Последние вещества ароматические. Запах есть и у муравьиной кислоты. Аромат специфический, резкий.

В водных растворах соединения он рассеивается, поскольку уменьшается концентрация кислоты. Резок запах лишь в ее безводной форме.

Хотя, вода может найтись и в ней. Нужно лишь примешать к муравьиной кислоте серную. Итог реакции — окись углерода и вода.

Последняя, используется для хозяйственных нужд. А вот окись углерода – продукт, нужный для создания синтетического жидкого топлива, органических кислот, спиртов.

Получить из муравьиной кислоты можно и двуокись углерода. На нее и водород героиня статьи распадается в присутствии двух металлов, — иридия и родия .

Для реакции достаточно одного из них. Говоря простым языком, двуокись углерода – это угарный газ.

Однако, и он нужен промышленникам. Соединение добавляют в газировки, пиво и сахар .

Остается выяснить, зачем нужна сама муравьиная кислота. Отзывы промышленников, и не только, далее.

Применение муравьиной кислоты

Применение соединение нашло в пищевой промышленности. Увидите на упаковке Е236, знайте, это муравьиная кислота. Купить с ней предлагают напитки, как безалкогольные, так и алкогольные, к примеру, вина.

Е236 добавляется, так же, в корма для животных и консервированные овощи. Соответственно, добавка помогает продуктам дольше сохраняться. Вывод: — у реагента есть антибактериальные свойства.

В организме раствор муравьиной кислоты не задерживается, быстро выводится. Главное, не переборщить.

Если на кожу, или внутрь, нечаянно попадет концентрат соединения, не избежать ожогов, отравления, потери зрения.

Животным тоже предлагают продукты с муравьиной кислотой. Речь уже не о домашних питомцах и их кормах.

В сено и силос для скотины муравьиное соединение, так же, добавляют. Кислота замедляет процессы гниения. Распад сена замедляется, оно остается полезным и вкусным до самой весны.

Муравьиная кислота в аптеках продается не только в качестве обеззараживающего средства, но и лекарства от варикоза.

Попадая в кровь в небольших количествах, реагент способствует расширению сосудов, а значит, улучшает кровоток.

Это служит профилактикой тромбов – смертельно опасного последствия варикоза.

Кровь застаивается в венах, образуются сгустки, крепящиеся к стенкам сосудов. Отрываясь, они устремляются к сердцу.

Медики используют метановую кислоту и в качестве иммуностимулятора. Эту роль соединение играет в лечении туберкулеза.

Бороться реагент способен и с грибковыми заболеваниями. Хотя, часть аптечных средств, больше косметической направленности.

Так, на основе героини статьи делают средства от угревой сыпи. Купить можно и крем с муравьиной кислотой.

Его, как правило, берут для соляриев. Средство слегка раздражает, а значит, и разогревает кожу.

В итоге, обменные процессы протекают быстрее, покровы словно притягивают ультрафиолет.

Так что, муравьиная кислота для загара позволяет сократить время пребывания в солярии, получив, при этом, должный эффект.

В химической промышленности муравьиная кислота служит восстановителем. Помогают свойства, заимствованные от альдегидов.

Реагент, так же, нужен в текстильной отрасли для окрашивания тканей. Муравьиная кислота выступает в роли протравы.

Она нужна для подготовки поверхности материи, иначе, краситель ляжет неравномерно.

Интересно, что муравьиную кислоту используют и за пределами человеческого общества.

Так, медведи после спячки направляются к муравейникам и ложатся на них. Зла на насекомых гиганты не держат.

Косолапые хотят избавиться от паразитов, скопившихся в шерсти за зиму. Они боятся кислот.

Добыча муравьиной кислоты

Получение муравьиной кислоты – дорога, которая разветвляется. Есть несколько путей добычи реагента.

Первый – производство муравьиной кислоты из соединений углерода, к примеру, хлороформа. На него воздействуют разбавленной щелочью.

Возможно, так же, омылить синильную кислоту, воздействовать двуокисью углерода на гидрит калия , нагреть щавеливую кислоту в присутствии глицерина.

Однако, промышленниками используется лишь один метод. Это пропускание окиси углерода через едкий натр.

Водный раствор реагента можно получить способом перегонки муравьиных солей и серной кислоты.

Если нужно убрать воду, воздействуют концентратом щавелевой кислоты. Привычная дробная перегонка водных растворов не поможет.

При 107-ми градусах смесь метановой кислоты и воды – постоянно кипящий состав. Причем, героини статьи в нем лишь 77%.

Цена муравьиной кислоты

На муравьиную кислоту цена зависит, в основном, от концентрации. Чаще всего, продают растворы, а не обезвоженный реагент.

Для медицинских целей, к примеру, нужна концентрация всего в 1,4%. Препарат именуется муравьиным спиртом и стоит порядка 20-ти рублей за 50-миллилитровый флакон.

Если к соединению примешены дополнительные компоненты, к примеру, по уходу за телом, цена будет иная. Так, 75-миллилитровый бутылек бальзама для кожи может стоит 110, а то и 200 рублей.

Для промышленников реагент отгружают цистернами, или канистрами по 25 и 35 килограммов. За последние, просят в районе 3000-4000 рублей.

Ценник за кило – 50-150 рублей. Это запросы продавцов за 85-процентную кислоту.

Разброс цен связан с чистотой соединения и личными амбициями бизнесменов, а так же, местом производства.

Наиболее выгодны продукция из Китая и отечественные образцы. Частично на цену влияет тара. Она может быть металлической, или пластиковой.

Учитывается наличие удобного слива, как у канистр. В бочках такого, как правило, нет. Есть ряд тар, открыв которые, закрыть уже не получиться.

За такое неудобство стоимость немного снижают. Снижают ее и для оптовиков. При крупных заказах удается сэкономить от 5-ти до 20, а иногда, и все 25%.

Особенно лояльно отношение к постоянным партнерам. Некоторым из них кислоту отгружают даже без предоплаты.

История появления муравьиной кислоты

Открытие

В 1670 году натуралист, член Лондонского королевского общества Джон Рей провел эксперимент, результатом которого стало появление нового водного раствора химического соединения, проявляющего типичные свойства кислот. Рей путем кипячения воды в сосуде с помещенными в него рыжими лесными муравьями, произвел процесс перегонки паром.

Сейчас процесс заменен синтезом муравьиной кислоты из угарного газа и воды. Позже энтомологи подтвердят, что в теле муравьев в брюшной полости находятся ядовитые железы, которые вырабатывают кислоту как средство защиты от нападения.

Рыжие лесные муравьи оказались не единственными носителями кислоты данного вида. Муравьиная кислота, хоть и в меньших объемах, обнаружена в пчелином яде, гусеницах шелкопряда, сосновой хвое, крапиве, фруктах, а также выделениях животных и даже человека. Соли и эфиры кислоты, формиаты, также получили название от латинского formica — муравей.

Получение

С XIX века муравьиную кислоту получают химическим путем в виде натриевой соли. Большее количество муравьиной кислоты получается как побочный продукт при жидкофазном окислении бутана и бензиновой фракции при производстве другой кислоты – уксусной.

Около 35% мирового производства получают гидролизом формамида. Основным промышленным способом получения муравьиной кислоты является реакция монооксида углерода с гидроксидом натрия: NaOH + CO → HCOONa → (+H2SO4, −Na2SO4) HCOOH. Процесс разделен на две стадии:

1 стадия. Монооксид углерода пропускают под давлением 0.6 – 0.8 МПа через 120 – 130 °C гидроксид натрия.
2 стадия. Обработка формиата натрия серной кислотой и перегонка продукта вакуумом.

Еще одним способом является разложение глицериновых эфиров щавелевой кислоты. При нагревании щавелевой кислоты и безводного глицерина путем отгона воды образуют щавелевые эфиры. Разлагая щавелевые эфиры методом нагревания, получают углекислый газ и образования муравьиных эфиров. Последние методом разложения водой образуют глицерин и муравьиную кислоту.

Физические и химические свойства муравьиной кислоты

Одна из самых простых карбоновых кислот, муравьиная одновременно является самой сильной. При попадании на кожу вызывает ожог, жжение, растворение. Растворяет капрон, нейлон и прочие полимеры.

Муравьиная кислота представляет собой бесцветную жидкость с едким и резким запахом. Смешивается с водой, этанолом, диэтиловым эфиром. Растворяется в ацетоне, бензоле, глицерине и толуоле. Обладает свойствами кислот и альдегида, в молекулярной формуле есть кислотная часть (CO-OH) и атом углерода (H-CO). Такая особенность привела к особенной реакции восстанавливать серебро, что характерно для альдегидов, но не для кислот.

При растворении металлического таллия в 90% растворе муравьиной кислоты, получают формиат таллия. При растворении таких веществ и их солей получают раствор в котором плавают тяжелый шпат, корунд, малахит.

Муравьиная кислота известна своими бактерицидными свойствами. Используется при дезинфекции продовольственной тары. Кислота используется как пищевой концентрат. Слабые растворы применяют в медицине.

Применение

Основное применение муравьиной кислота – консервант, это обусловлено высоким бактерицидными и антисептическими свойствами. Останавливающая свойства гнилостности муравьиная кислота (пищевой вариант E236) широко применяется во многих областях, среди которых:

пищевая:
- консервация соков, овощей
- очистка от примесей сахаров при производстве меда, маринадов
- дезинфекция винных и пивных емкостей
- анальгетическое и противовоспалительное средство
- лечение грибковых заболеваний, ушибов, растяжений, варикозного расширения вен
- противотуберкулерных растворах
- анестетиков
- очищающие средства при лечении угревой сыпи
- стимуляция роста волос
- средства для соляриев и загара
- чистящие средства против ржавчины и известкового налета
- заготовка зимних кормов
- борьба с клещами при пчеловодстве
Безопасность и допустимость использования

Следует обратить внимание на то, что применение муравьиной кислоты в продуктах питания разрешено России, Беларуси, а также странах ЕАЭС. В странах Евросоюза разрешено применять Е236 в косметических средствах, а в США в составе синтетических ароматизаторов для продуктов питания.

Неразбавленная муравьиная кислота вызывает сильные химические ожоги, 10% и более обладает разъедающим эффектом, менее 10% — раздражающим.

Содержание

Физические и химические свойства

При стандартных условиях муравьиная кислота представляет собой резко пахнущую бесцветную жидкость. Растворима в ацетоне, бензоле, глицерине, толуоле. Смешивается с водой, диэтиловым эфиром, этанолом.

Константа диссоциации: 1,772⋅10 −4 .

Муравьиная кислота, кроме кислотных свойств, проявляет также некоторые свойства альдегидов, в частности, восстановительные. При этом она окисляется до углекислого газа. Например:

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H₂SO_{4 (конц.)} или P₄O₁₀) разлагается на воду и моноксид углерода:

Муравьиная кислота реагирует с аммиачным раствором оксида серебра:

Взаимодействие муравьиной кислоты с гидроксидом меди:

Проявляет все свойства одноосновных карбоновых кислот:

Образует формиаты с металлами:

Со спиртами образует сложные эфиры:

HCOOH + CH₃OH → HCOOCH₃ + H₂O

Получение
1. Побочный продукт в производстве уксусной кислоты жидкофазным окислением бутана.
2. Окисление метанола:
  CH₃OH → HCHO → HCOOH
3. Реакцией монооксида углерода с гидроксидом натрия:
  NaOH + CO → HCOONa → (+H₂SO₄, −Na₂SO₄) HCOOH
  Это основной промышленный метод, который осуществляют в две стадии: на первой стадии монооксид углерода под давлением 0,6—0,8 МПа пропускают через нагретый до 120—130 °C гидроксид натрия; на второй стадии проводят обработку формиата натрия серной кислотой и вакуумную перегонку продукта.
4. Разложением глицериновых эфиров щавелевой кислоты. Для этого нагревают безводный глицерин со щавелевой кислотой, при этом отгоняется вода и образуются щавелевые эфиры. При дальнейшем нагревании эфиры разлагаются, выделяя углекислый газ, при этом образуются муравьиные эфиры, которые после разложения водой дают муравьиную кислоту и глицерин.
Безопасность

Опасность муравьиной кислоты зависит от концентрации. Согласно классификации Европейского союза, концентрация до 10 % обладает раздражающим эффектом, больше 10 % — разъедающим.

При контакте с кожей 100%-я жидкая муравьиная кислота вызывает сильные химические ожоги. Попадание даже небольшого её количества на кожу причиняет сильную боль, поражённый участок сначала белеет, как бы покрываясь инеем, потом становится похожим на воск, вокруг него появляется красная кайма. Кислота легко проникает через жировой слой кожи, поэтому промывание поражённого участка раствором соды необходимо произвести немедленно. Контакт с концентрированными парами муравьиной кислоты может привести к повреждению глаз и дыхательных путей. Случайное попадание внутрь даже разбавленных растворов вызывает явления тяжёлого некротического гастроэнтерита.

Муравьиная кислота быстро метаболизируется и выводится организмом. Тем не менее, муравьиная кислота и формальдегид, образующиеся при отравлении метанолом, вызывают повреждение зрительного нерва и ведут к слепоте.

По данным ПДК в воздухе рабочей зоны равна 1 мг/м 3 (максимально-разовая). Может попадать в организм при вдыхании. Порог восприятия запаха может достигать, например, 453 мг/м 3 . можно ожидать, что использование широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с "заменой фильтров по появлении запаха под маской" (как это почти всегда рекомендуется в РФ поставщиками СИЗОД) приведёт к чрезмерному воздействию муравьиной кислоты на, по крайней мере, часть работников — из-за запоздалой замены противогазных фильтров. Для защиты от неё следует использовать более эффективные изменение технологии и средства коллективной защиты.

Нахождение в природе

В природе муравьиная кислота обнаружена в хвое, крапиве, фруктах, едких выделениях медуз, пчёл и муравьёв. Муравьиная кислота впервые была выделена в 1670 году английским натуралистом Джоном Рэйем из рыжих лесных муравьёв, чем и объясняется её название.

В больших количествах муравьиная кислота образуется в качестве побочного продукта при жидкофазном окислении бутана и лёгкой бензиновой фракции в производстве уксусной кислоты. Муравьиную кислоту получают также гидролизом формамида (~35 % от общего мирового производства); процесс состоит из нескольких стадий: карбонилирование метанола, взаимодействие метилформиата с безводным NH₃ и последующий гидролиз образовавшегося формамида 75%-ной H₂SO₄. Иногда используют прямой гидролиз метилформиата (реакцию проводят в избытке воды или в присутствии третичного амина), гидратацию СО в присутствии щёлочи (кислоту выделяют из соли действием H₂SO₄), дегидрогенизацию CH₃OH в паровой фазе в присутствии катализаторов, содержащих Cu, а также Zr, Zn, Cr, Mn, Mg и др. (метод не имеет промышленного значения).

Применение

В основном, муравьиную кислоту используют как консервирующий и антибактериальный агент при заготовке корма. Муравьиная кислота замедляет процессы гниения и распада, поэтому сено и силос, обработанные муравьиной кислотой, дольше сохраняются. Муравьиная кислота также используется в протравном крашении шерсти, для борьбы с паразитами в пчеловодстве, как растворитель в некоторых химических реакциях.

В лабораториях используют разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты, либо пропуская муравьиную кислоту над оксидом фосфора P₂O₅, для получения монооксида углерода.

Впервые кислота была выделена в XVII веке английским натуралистом, ботаником и зоологом Джоном Реем. Он заинтересовался болеутоляющими и противовоспалительными свойствами жгучих выделений рыжих муравьев, и решил получить из них лекарство. Его эксперимент был жестоким: он вскипятил в колбе несколько десятков муравьев и провел дистилляцию паров. Конденсат оказался кислым на вкус и проявлял свойства кислоты. Ученый назвал полученное вещество муравьиной кислотой. Только в XIX веке французский химик Бертело получил вещество методом синтеза из оксида углерода, открыв способ ее промышленного производства. Чуть позднее Гей-Люссак получил кислоту в качестве побочного продукта при синтезе уксусной кислоты.

Бензол "чда" Муравьиная кислота 99% Глицерин USP

Получают метановую кислоту разными способами:
• самый популярный промышленный метод — из окиси углерода CO и едкого натра NaOH;
• в качестве побочного продукта на производствах получения уксусной кислоты CH3COOH;
• разложением формамида (амида муравьиной кислоты) CH3NO концентрированной серной кислотой H2SO4;
• воздействием разбавленной щелочью на углеродосодержащее соединение, например, на хлороформ CHCl3;
• из метилового спирта CH3OH;
• из глицериновых эфиров щавелевой (этановой) кислоты HOOC-COOH.

Муравьиная кислота в естественном виде встречается в природе. Ее нашли не только в яде муравьев, но и у пчел, медуз, гусениц шелкопряда, а также в хвое, некоторых фруктах и ягодах (клубнике, яблоках, папайе, авокадо и др.), в крапиве, киноа, в теле животных и человека, в поте, моче.

Это интересно

Свойства

В нормальных условиях муравьиная кислота — прозрачная подвижная жидкость без цвета, с резким запахом. Легко смешивается с водой, этиловым спиртом и диэтиловым эфиром в любых пропорциях. Растворима в глицерине, ацетоне, толуоле, бензоле, хлороформе, многих нефтепроизводных. Не растворима в алифатических (без ароматических циклов) углеводородах. Разлагается при нагревании, а также при контакте с иридием и родием на водород и двуокись углерода CO2. Горит, пожароопасна.

Метановая кислота — самая сильная карбоновая кислота, в 10 раз сильнее уксусной. При этом она отличается от остальных карбоновых кислот, проявляя не только кислотные, но и некоторые свойства альдегидов. Это объясняется строением молекулы, в которой есть кислотная часть CO-OH, и есть альдегидная связь H-CO. Например свойства альдегидов проявляются при взаимодействии с гидроокисью меди — получается не соль, а оксид меди, вода и углекислый газ.

Читайте также: