Муравьиная кислота

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Муравьиная кислота
Formic acid.svg
Муравьиная кислота
Общие
Систематическое
наименование
Метановая кислота
Традиционные названия Муравьиная кислота
Хим. формула HCOOH
Рац. формула CH2O2
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 46,025380 г/моль
Плотность 1,2196 г/см³
Динамическая вязкость 0,16 Па·с
Термические свойства
Т. плав. 8,25 °C
Т. кип. 100,7 °C
Т. всп. 60 °C
Т. свспл. 520 °C
Тройная точка 281,40 K (8,25 °C), 2,2 кПа
Кр. точка 588 K (315 °C), 5,81 МПа
Мол. теплоёмк. 98,74 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования −409,19 кДж/моль
Давление пара 120 мм. рт. ст. (16 кПа) при 50 °C
Химические свойства
pKa 3,75
Оптические свойства
Показатель преломления 1,3714
Структура
Дипольный момент 1,41 (газ) Д
Классификация
Рег. номер CAS 64-18-6
PubChem 284
Рег. номер EINECS 200-579-1
SMILES
Рег. номер EC 200-579-1
RTECS LQ4900000
ChemSpider 278
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Муравьиная кислота (систематическое наименование: метановая кислота) — первый представитель в ряду насыщенных одноосновных карбоновых кислот. Зарегистрирована в качестве пищевой добавки под обозначением E236.

Формула: HCOOH

Физические и термодинамические свойства[править | править вики-текст]

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

Свойства муравьиной кислоты
Давление паров 120 мм. рт. ст. (при 50 °C)
Стандартная энтальпия образования ΔH −409,19 кДж/моль (ж) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G −346 кДж/моль (ж) (при 298 К)
Стандартная энтропия образования S 128,95 Дж/моль·K (ж) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp 98,74 Дж/моль·K (ж) (при 298 К)
Энтальпия плавления ΔHпл 12,72 кДж/моль
Энтальпия кипения ΔHкип 22,24 кДж/моль
Теплота сгорания -ΔH°298 (конечные вещества CO2, H2O) 254,58 кДж/моль
Плотность водных растворов муравьиной кислоты при 20 °C
ω(H2CO2) 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 22 26 30
ρ, г/см³ 1,0020 1,0045 1,0094 1,0142 1,0197 1,0247 1,0297 1,0346 1,0394 1,0442 1,0538 1,0634 1,0730
Поверхностное натяжение муравьиной кислоты
Температура, °C 15 20 30
σ, Н/м 3,813·10−2 3,758·10−2 3,648·10−2
Температура кипения при давлениях ниже атмосферного
Давление, кПа (мм. рт. ст.) 0,133(1) 0,667(5) 1,333(10) 2,666(20) 5,333(40)
Tкип, °C −20,0 (кр.) −5,0 (кр.) +2,1 (кр.) 10,3 24,0
Давление, кПа (мм. рт. ст.) 7,999(60) 13,333(100) 26,66(200) 53,33(400) 101,32(760)
Tкип, °C 32,4 43,8 61,4 80,3 100,7
Интегральная теплота растворения при 25 °C
Число молей H2O на 1 моль HCOOH m, моль HCOOH на 1 кг H2O -ΔHm, кДж/моль
1 55,51 0,83
2 27,75 0,87
3 18,50 0,79
4 13,88 0,71
5 11,10 0,67
6 9,25 0,62
8 6,94 0,58
10 5,55 0,56
15 3,70 0,55
20 2,78 0,55
30 1,85 0,56
40 1,39 0,57
50 1,11 0,60
75 0,740 0,65
100 0,555 0,66
0,0000 0,71

Получение[править | править вики-текст]

  1. Побочный продукт в производстве уксусной кислоты жидкофазным окислением бутана.
  2. Окисление метанола:
    Получение муравьиной кислоты окислением метанола
  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, причём образуются муравьиные эфиры, которые после разложения водой дают муравьиную кислоту и глицерин.

Безопасность[править | править вики-текст]

Hazard C.svg

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

При контакте с кожей 100%-ная 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 тяжелого некротического гастроэнтерита.

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

Химические свойства[править | править вики-текст]

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:

2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2↑ + 8H2O

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H2SO4 (конц.) или P4O10) разлагается на воду и моноксид углерода:

HCOOH →(t) CO↑ + H2O

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

В природе муравьиная кислота обнаружена в хвое, крапиве, фруктах, едких выделениях пчёл и муравьёв. Муравьиная кислота впервые была выделена в 1671 году английским натуралистом Джоном Рэйем из рыжих лесных муравьёв[1], 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 СН3ОН в паровой фазе в присутствии катализаторов, содержащих Cu, а также Zr, Zn, Cr, Mn, Mg и др. (метод не имеет промышленного значения).

Применение[править | править вики-текст]

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, как отбеливатель при дублении кожи и др[источник не указан 2016 дней].

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. Схема реакции:

HCOOH →(t, H2SO4) H2O + CO↑

В медицине используется для приготовления растворов пермуравьиной кислоты («первомур», или рецептура «С-4»). Первомур используют в хирургии в качестве предоперационного антисептического средства, в фармацевтической промышленности для дезинфекции оборудования[2].

Производные муравьиной кислоты[править | править вики-текст]

Соли и эфиры муравьиной кислоты называют формиатами. Важнейшим производным муравьиной кислоты является формальдегид (метаналь, муравьиный альдегид).

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Charles Earle Raven John Ray, naturalist : his life and works. — Cambridge University Press, 1986. — ISBN 0521310830.
  2. Красильников А. П. Справочник по антисептике. — Минск, 1995.