- มันตั้งอยู่ที่ไหน?
- โครงสร้าง
- โครงสร้างคริสตัล
- คุณสมบัติ
- ปฏิกิริยา
- การประยุกต์ใช้งาน
- อุตสาหกรรมอาหารและการเกษตร
- อุตสาหกรรมสิ่งทอและรองเท้า
- ความปลอดภัยบนท้องถนน
- อ้างอิง
ฟอร์มิกรดกรดหรือ methanoic เป็นวิธีที่ง่ายและมีขนาดเล็กที่สุดของกรดอินทรีย์สาร เป็นที่รู้จักกันในชื่อกรดเมทาโนอิกและสูตรโมเลกุลของมันคือ HCOOH โดยมีอะตอมของไฮโดรเจนเพียงตัวเดียวที่ยึดติดกับอะตอมของคาร์บอน ชื่อของมันมาจากคำว่า Formica ซึ่งเป็นภาษาละตินสำหรับมด
นักธรรมชาติวิทยาในศตวรรษที่ 15 พบว่าแมลงบางชนิด (ฟอร์มิซิด) เช่นมดปลวกผึ้งและแมลงปีกแข็งหลั่งสารนี้ออกมาซึ่งทำให้แมลงกัดต่อยเจ็บปวด ในทำนองเดียวกันแมลงเหล่านี้ใช้กรดฟอร์มิกเป็นกลไกในการโจมตีการป้องกันและการส่งสัญญาณทางเคมี
มดและแมลงปีกแข็งหลั่งกรดฟอร์มิก
พวกมันมีต่อมพิษที่ขับกรดนี้และกรดอื่น ๆ (เช่นกรดอะซิติก) เป็นสเปรย์ออกสู่ภายนอก กรดฟอร์มิกแข็งแรงกว่ากรดอะซิติก (CH 3 COOH); ดังนั้นกรดฟอร์มิกที่ละลายในน้ำในปริมาณที่เท่ากันจึงผลิตสารละลายที่มีค่า pH ต่ำกว่า
John Ray นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษประสบความสำเร็จในการแยกกรดฟอร์มิกในปี ค.ศ. 1671 โดยกลั่นออกมาจากมดจำนวนมาก
ในทางกลับกันการสังเคราะห์สารประกอบนี้ที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกดำเนินการโดยนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Joseph Gay-Lussac โดยใช้กรดไฮโดรไซยานิก (HCN) เป็นตัวทำปฏิกิริยา
มันตั้งอยู่ที่ไหน?
กรดฟอร์มิกสามารถมีอยู่ในระดับพื้นดินโดยเป็นส่วนประกอบของชีวมวลหรือในบรรยากาศซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีในวงกว้าง มันสามารถพบได้ใต้พื้นดินภายในน้ำมันหรือในเฟสก๊าซบนพื้นผิว
ในแง่ของชีวมวลแมลงและพืชเป็นตัวกำเนิดหลักของกรดนี้ เมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกเผาจะทำให้เกิดกรดฟอร์มิกที่เป็นก๊าซ ดังนั้นเครื่องยนต์ของยานพาหนะจึงปล่อยกรดฟอร์มิกสู่ชั้นบรรยากาศ
อย่างไรก็ตามโลกเป็นที่อยู่อาศัยของมดจำนวนมากเกินไปและในจำนวนนี้พวกมันสามารถผลิตกรดฟอร์มิกได้หลายพันเท่าที่เกิดจากอุตสาหกรรมของมนุษย์ในหนึ่งปี ในทำนองเดียวกันไฟป่าแสดงถึงแหล่งก๊าซของกรดฟอร์มิก
ในเมทริกซ์บรรยากาศที่ซับซ้อนสูงขึ้นกระบวนการโฟโตเคมีที่สังเคราะห์กรดฟอร์มิกจะเกิดขึ้น
ณ จุดนี้สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) จำนวนมากถูกย่อยสลายภายใต้ผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลตหรือถูกออกซิไดซ์โดยกลไกอนุมูลอิสระ OH เคมีในชั้นบรรยากาศที่เข้มข้นและซับซ้อนเป็นแหล่งที่มาของกรดฟอร์มิกที่โดดเด่นบนโลกใบนี้
โครงสร้าง
ภาพบนแสดงโครงสร้างของตัวหรี่เฟสของกรดฟอร์มิก ทรงกลมสีขาวสอดคล้องกับอะตอมของไฮโดรเจนทรงกลมสีแดงกับอะตอมของออกซิเจนและทรงกลมสีดำกับอะตอมของคาร์บอน
สามารถมองเห็นสองกลุ่มในโมเลกุลเหล่านี้ ได้แก่ ไฮดรอกซิล (–OH) และฟอร์มิล (–CH = O) ซึ่งทั้งสองสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้
ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้เป็นประเภท O-HO กลุ่มไฮดรอกซิลเป็นผู้บริจาค H และกลุ่มฟอร์มิลที่เป็นผู้บริจาค O
อย่างไรก็ตาม H ที่ติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอนขาดความสามารถนี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้มีความรุนแรงมากและเนื่องจากอะตอม H ที่ไม่ดีของอิเล็กตรอนไฮโดรเจนในกลุ่ม OH จึงมีความเป็นกรดมากกว่า ดังนั้นไฮโดรเจนนี้จึงทำให้สะพานมีเสถียรภาพมากขึ้น
จากผลข้างต้นกรดฟอร์มิกจึงมีอยู่เป็นตัวหรี่และไม่ได้เป็นโมเลกุลเดี่ยว
โครงสร้างคริสตัล
เมื่ออุณหภูมิลดลงตัวหรี่จะปรับพันธะไฮโดรเจนเพื่อสร้างโครงสร้างที่เสถียรที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ร่วมกับไดเมอร์อื่น ๆ จึงสร้างโซ่αและβที่ไม่มีที่สิ้นสุดของกรดฟอร์มิก
อีกระบบการตั้งชื่อคือ "cis" และ "trans" conformers ในกรณีนี้ "cis" ใช้เพื่อกำหนดกลุ่มที่มุ่งไปในทิศทางเดียวกันและ "ทรานส์" สำหรับกลุ่มเหล่านั้นในทิศทางตรงกันข้าม
ตัวอย่างเช่นในโซ่αกลุ่ม formyl จะ "ชี้" ไปทางด้านเดียวกัน (ด้านซ้าย) ตรงกันข้ามกับโซ่βโดยที่กลุ่ม formyl เหล่านี้ชี้ไปที่ด้านตรงข้าม (ภาพบน)
โครงสร้างผลึกนี้ขึ้นอยู่กับตัวแปรทางกายภาพที่ทำหน้าที่กับมันเช่นความดันและอุณหภูมิ ดังนั้นโซ่จึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ นั่นคือภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันโซ่ "cis" สามารถเปลี่ยนเป็นโซ่ "ทรานส์" ได้และในทางกลับกัน
หากความกดดันเพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่รุนแรงโซ่จะบีบอัดมากพอที่จะถือว่าเป็นโพลิเมอร์ที่เป็นผลึกของกรดฟอร์มิก
คุณสมบัติ
- กรดฟอร์มิกเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องไม่มีสีและมีกลิ่นแรงและทะลุได้ มีน้ำหนักโมเลกุล 46g / mol ละลายที่8.4ºCและมีจุดเดือด100.8ºCสูงกว่าน้ำ
- สามารถผสมกันได้ในน้ำและในตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีขั้วเช่นอีเธอร์อะซิโตนเมทานอลและเอทานอล
- ในทางกลับกันในตัวทำละลายอะโรมาติก (เช่นเบนซีนและโทลูอีน) จะละลายได้เล็กน้อยเนื่องจากกรดฟอร์มิกแทบจะไม่มีคาร์บอนหนึ่งอะตอมในโครงสร้าง
- มีค่า pKa เท่ากับ 3.77 ซึ่งเป็นกรดมากกว่ากรดอะซิติกซึ่งสามารถอธิบายได้เนื่องจากหมู่เมธิลให้ความหนาแน่นทางอิเล็กทรอนิกส์แก่อะตอมของคาร์บอนที่ออกซิไดซ์โดยออกซีเจนทั้งสอง ส่งผลให้ความเป็นกรดของโปรตอนลดลงเล็กน้อย (CH 3 COOH, HCOOH)
- deprotonated กรดมันจะกลายเป็น HCOO -ไอออนรูปแบบซึ่งสามารถ delocalize ประจุลบระหว่างสองอะตอมออกซิเจน ดังนั้นจึงเป็นไอออนที่เสถียรและอธิบายถึงความเป็นกรดสูงของกรดฟอร์มิก
ปฏิกิริยา
กรดฟอร์มิกสามารถคายน้ำให้เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และน้ำได้ เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมมันยังสามารถสลายตัวเป็นไฮโดรเจนโมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์:
HCOOH (l) → H 2 (g) + CO 2 (g)
คุณสมบัตินี้ช่วยให้กรดฟอร์มิกถือเป็นวิธีที่ปลอดภัยในการกักเก็บไฮโดรเจน
การประยุกต์ใช้งาน
อุตสาหกรรมอาหารและการเกษตร
แม้ว่ากรดฟอร์มิกจะเป็นอันตรายเพียงใด แต่ก็ยังใช้ในความเข้มข้นที่เพียงพอเป็นสารกันบูดในอาหารเนื่องจากมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย ด้วยเหตุผลเดียวกันนี้จึงใช้ในการเกษตรซึ่งมีฤทธิ์ฆ่าแมลงด้วย
นอกจากนี้ยังมีฤทธิ์กันบูดในทุ่งหญ้าซึ่งช่วยป้องกันก๊าซในลำไส้ในสัตว์ผสมพันธุ์
อุตสาหกรรมสิ่งทอและรองเท้า
มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอในการย้อมสีและการกลั่นสิ่งทอบางทีอาจจะใช้กรดนี้บ่อยที่สุด
กรดฟอร์มิกถูกใช้ในการแปรรูปหนังเนื่องจากมีฤทธิ์ในการล้างไขมันและในการกำจัดขนของวัสดุนี้
ความปลอดภัยบนท้องถนน
นอกเหนือจากการใช้ในอุตสาหกรรมที่ระบุแล้วยังมีการใช้อนุพันธ์ของกรดฟอร์มิก (รูปแบบ) ในสวิตเซอร์แลนด์และออสเตรียบนถนนในช่วงฤดูหนาวเพื่อลดความเสี่ยงต่อการเกิดอุบัติเหตุ การรักษานี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าการใช้เกลือทั่วไป
อ้างอิง
- เทลลัส (1988). กรดฟอร์มิกในบรรยากาศจากมดฟอร์มิซีน: การประเมินเบื้องต้น 408, 335-339
- B. ข้าวฟ่างและคณะ (2015) แหล่งที่มาและการจมของกรดฟอร์มิกในบรรยากาศ กฎระเบียบ เคมีกายภาพ, 15, 6283-6304
- วิกิพีเดีย (2018) กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อ 7 เมษายน 2018 จาก: en.wikipedia.org
- Acipedia กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อ 7 เมษายน 2018 จาก: acipedia.org
- ดร. NK Patel โมดูล: 2, การบรรยาย: 7. กรดฟอร์มิก. สืบค้นเมื่อ 7 เมษายน 2561 จาก: nptel.ac.in
- F.Goncharov, MR Manaa, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery (2014) พอลิเมอไรเซชันของกรดฟอร์มิกภายใต้แรงดันสูง
- Jean และ Fred (14 มิถุนายน 2560). ปลวกออกจากเนินดิน . ดึงมาจาก: flickr.com
- Michelle Benningfield (2559, 21 พฤศจิกายน). การใช้กรดฟอร์มิก สืบค้นเมื่อ 7 เมษายน 2561 จาก: ehowenespanol.com