Мравчена киселина (метанова киселина) — свойства, употреби и формула HCOOH

Мравчената киселина или метановата киселина е най-простата карбоксилна киселина и има химична формула HCO
₂H. Много животни я използват за защита. Думата "мравчена" идва от латинската дума за мравка, formica, което се отнася до ранното ѝ изолиране чрез дестилация на мравчени тела, а тривиалното наименование на някои езици означава "антикиселина", като например нидерландското mierenzuur, датското myresyre, фарьорското meyrusýra, френското acide formique и немското Ameisensäure. Естерите, солите и анионите, получени от мравчена киселина, се наричат мравчени.

През XV в. много алхимици съобщават, че мравките използват киселинна течност за защита. Английският естествоизпитател Джон Рей пръв получава мравчена киселина чрез дестилация на мравки през 1671 г.

В природата той се среща в повечето мравки. Дървесните мравки от рода Formica могат да разпръскват мравчена киселина върху жертвите си или за защита на гнездото. Тя е известна и от трихомите на копривата (Urtica dioica). Мравчената киселина е естествен компонент на атмосферата, дължащ се предимно на горските емисии .

Основни физични и химични свойства

• Молекулна формула: HCOOH (метанова киселина).
• Моларна маса: приблизително 46.03 г·mol−1.
• Състояние при стайна температура: безцветна течност (замръзва при около 8.4 °C и кипи при около 100–101 °C при 1 atm).
• Плътност: ~1.22 g·cm−3 (чиста киселина, 20 °C).
• Киселинност (pKa): около 3.75 (при 25 °C), т.е. е по-силна от оцетната киселина, но по-слаба от минералните киселини.
• Растворимост: напълно смесима с вода; образува водородсвързани димери в газова фаза и в по-разредени разтвори.

Получаване

Индустриално мравчената киселина се добива основно чрез хемокаталитични или хидролитични процеси. Най-често използваните методи включват:

• Производство чрез хидролиза на метилформиат (methyl formate), който се получава от реакция между метанол и въглероден оксид.
• Каталитично окисляване на метанол до формилни производни и последваща хидролиза/очистка.
• В лабораторни условия — чрез окисление на метанол или чрез дестилация на биологичен материал (исторически методи).

Химически реакции и поведение

• Мравчената киселина може да действа като редуциращ агент (например в органичен синтез при трансфер на водород).
• Естерификация: реагира с алкохоли до формирани естери (например етилформиат), обикновено в присъствие на катализатор.
• Образува соли — формиати (натриев формиат, калиев формиат), които имат широки приложения.
• Може да се окислява до CO2 и вода; при наличие на силни обезводняващи агенти може да се получи и CO.

Употреби

Мравчената киселина има много приложения в промишлеността и ежедневието:

• Текстил и кожарска промишленост: използва се при багрене, за настойка и обработка на кожи.
• Производство на каучук: използва се за коагулация на латекс.
• Селско стопанство: като консервант и антибактериален агент за силаж (silage) и фуражи.
• Органичен синтез: като реагент или прекурсор за получаване на естери, соли и други формилирани съединения; използва се и като донор на водород при някои реакции.
• Почистващи и обезмасляващи средства: поради корозивните и дезинфекционни свойства на разтвори с умерена концентрация.
• Лабораторни и химически приложения: при аналитични процедури и като референтен реагент.

Концентрации и търговски форми

Комерсиално най-често се предлага като водни разтвори с различна концентрация; обичайно се среща в концентрирана форма около 85% (w/w). По-разредени решения (например 1–10%) се използват в лаборатории и за технически приложения.

Безопасност и съхранение

• Опасности: мравчената киселина е дразнеща и корозивна за кожа, очи и респираторен тракт; концентрираните разтвори могат да причинят изгаряния. Парата е дразнеща при вдишване.
• Първа помощ: при контакт с кожа — обилно промиване с вода и сваляне на замърсеното облекло; при попадане в очите — промиване в продължение на поне 15 минути и потърсване на медицинска помощ; при вдишване — пренасочване на чист въздух и медицинско наблюдение при симптоми.
• Съхранение: в уплътнени, корозионно-устойчиви съдове (неръждаема стомана, специални пластмаси); да се пази от силни окислители и от млади метали, които може да корозира.
• Неутрализация и изхвърляне: по възможност да се разреди и да се неутрализира с разтвор на сода (натриев бикарбонат или натриев хидроксид) при контролирани условия, след което да се изхвърли според местните регулации за отпадъци.

В природата и биологична роля

Мравчената киселина е част от естествените химични защити при много насекоми (особено мравки) и растения (напр. трихомите на Urtica dioica). В природата тя участва във въздушните процеси като следа от биогенни емисии и е разпространен метаболит в много биохимични пътища. Въпреки че е естествен продукт, високи концентрации могат да бъдат токсични за микроорганизми и водни организми.

Заключение

Мравчената киселина (HCOOH) е проста, но многофункционална органична киселина с широк спектър от приложения — от промишлени процеси до биологични защитни механизми. Поради корозивните и дразнещи свойства на концентрираните й разтвори е важно да се работи с нея с подходящи мерки за безопасност и да се спазват регулаторните изисквания при съхранение и изхвърляне.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява мравчената киселина?

В: Откъде идва името "мравчена"?

В: Как се наричат естерите, солите и анионите, получени от мравчената киселина?

В: Кой е първият човек, който е получил мравчена киселина?

Въпрос: В кои животни се среща мравчена киселина в природата?

Въпрос: Как мравчената киселина е естествен компонент на атмосферата?

В: Какво е тривиалното наименование на мравчената киселина на някои езици и какво означава то?

Търсене по буква