SKRUZDŽIŲ RŪGŠTIS (HCOOH): STRUKTŪRA, PANAUDOJIMAS IR SAVYBĖS - CHEMIJA - 2025

Skruzdžių rūgštis arba methanoic rūgšties yra paprasčiausias ir mažiausia iš visų organinių rūgščių junginio. Jis taip pat žinomas kaip metano rūgštis, o jo molekulinė formulė yra HCOOH, turinti tik vieną vandenilio atomą, sujungtą su anglies atomu. Jos pavadinimas kilo iš žodžio Formica, kuris lotyniškai reiškia skruzdėlę.

15 amžiaus gamtininkai nustatė, kad tam tikros rūšies vabzdžiai (skruzdėlės), pavyzdžiui, skruzdėlės, termitai, bitės ir vabalai, išskiria šį junginį, atsakingą už jų skausmingą įgėlimą. Taip pat šie vabzdžiai naudoja skruzdžių rūgštį kaip puolimo, gynybos ir cheminio signalizacijos mechanizmą.

Skruzdėlės ir vabalai išskiria skruzdžių rūgštį

Jie turi nuodingas liaukas, išskiriančias šią ir kitas rūgštis (pavyzdžiui, acto rūgštį) kaip purškalą į išorę. Skruzdžių rūgštis yra stipresnė nei acto rūgštis (CH ₃ COOH); todėl skruzdžių rūgštis, ištirpinta vienodais kiekiais vandenyje, gauna tirpalus, kurių pH yra mažesnis.

Anglų gamtininkui Jonui Ray 1671 m. Pavyko išskirti skruzdžių rūgštį, ją distiliuojant nuo daugybės skruzdžių.

Kita vertus, pirmąją sėkmingą šio junginio sintezę atliko prancūzų chemikas ir fizikas Josephas Gay-Lussacas, naudodamas reagentą vandenilio cianą (HCN).

Kur tai yra?

Skruzdžių rūgšties gali būti sausumos lygyje, kaip biomasės komponentą ar atmosferą, dalyvauti įvairiose cheminėse reakcijose; Jis gali būti net po žeme, aliejaus viduje arba dujinėje fazėje jo paviršiuje.

Kalbant apie biomasę, vabzdžiai ir augalai yra pagrindiniai šios rūgšties generatoriai. Deginant iškastinį kurą, susidaro dujinė skruzdžių rūgštis; todėl transporto priemonių varikliai į atmosferą išskiria skruzdžių rūgštį.

Tačiau Žemėje gyvena nepaprastai daug skruzdėlių, ir tarp visų jų jos per metus sugeba pagaminti tūkstančius kartų daugiau skruzdžių rūgšties, kurią sukuria žmogaus pramonė. Miškų gaisrai taip pat yra skruzdžių rūgšties dujiniai šaltiniai.

Aukščiau esančioje sudėtingoje atmosferos matricoje vyksta fotocheminiai procesai, sintetinantys skruzdžių rūgštį.

Šiuo metu daugelis lakiųjų organinių junginių (LOJ) suyra veikiant ultravioletiniams spinduliams arba yra oksiduojami naudojant OH laisvųjų radikalų mechanizmus. Turtinga ir sudėtinga atmosferos chemija yra pagrindinis skruzdžių rūgšties šaltinis planetoje.

Struktūra

Viršutinis paveikslėlis parodo skruzdžių rūgšties dujų fazės dimerio struktūrą. Baltos sferos atitinka vandenilio atomus, raudonos - deguonies atomus, o juodos - anglies atomus.

Šiose molekulėse galima pastebėti dvi grupes: hidroksilą (–OH) ir formilą (–CH = O), kurie abu gali sudaryti vandenilio ryšius.

Šios sąveikos yra O-HO tipo, hidroksilo grupės yra H donorai, o formilo grupės - O donorai.

Tačiau H, prisijungusiam prie anglies atomo, neturi šio sugebėjimo. Šios sąveikos yra labai stiprios ir dėl elektronų neturtingo H atomo vandenilis OH grupėje yra rūgštesnis; todėl šis vandenilis dar labiau stabilizuoja tiltus.

Dėl to, skruzdžių rūgštis egzistuoja kaip dimeris, o ne kaip atskira molekulė.

Kristalų struktūra

Temperatūrai kintant, dimeris nukreipia vandenilio ryšius, kad kartu su kitais dimeriais būtų sukurta kuo stabilesnė struktūra, taip sukuriant begalines skruzdžių rūgšties α ir β grandines.

Kita nomenklatūra yra „cis“ ir „trans“ konformatoriai. Šiuo atveju „cis“ naudojamas žymėti grupes, orientuotas ta pačia kryptimi, o „trans“ - toms grupėms, nukreiptas priešingomis kryptimis.

Pavyzdžiui, α grandinėje formilo grupės „nukreiptos“ į tą pačią pusę (kairę), priešingai nei β grandinė, kur šios formilo grupės nurodo į priešingas puses (viršutinis vaizdas).

Ši kristalinė struktūra priklauso nuo ją veikiančių fizinių kintamųjų, tokių kaip slėgis ir temperatūra. Taigi grandinės yra keičiamos; y., skirtingomis sąlygomis „cis“ grandinė gali būti paversta „trans“ grandine ir atvirkščiai.

Jei slėgis pakyla iki drastiško lygio, grandinės suspaudžiamos pakankamai, kad būtų laikomos skruzdžių rūgšties kristaliniu polimeru.

Savybės

- Skruzdžių rūgštis yra kambario temperatūros bespalvis, stipraus ir skvarbaus kvapo skystis. Jo molekulinė masė yra 46 g / mol, jis lydosi 8,4ºC temperatūroje, o virimo temperatūra yra 100,8ºC, aukštesnė nei vandens.

- Jis maišosi su vandeniu ir poliniuose organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip eteris, acetonas, metanolis ir etanolis.

- Kita vertus, aromatiniuose tirpikliuose (tokiuose kaip benzenas ir toluenas) jis mažai tirpsta, nes skruzdžių rūgšties struktūroje vos nėra vieno anglies atomo.

- Jo pKa yra 3,77, rūgštesnis nei acto rūgšties, ir tai galima paaiškinti tuo, kad metilo grupė suteikia elektroninį tankį anglies atomui, oksiduotam dviem deguonimis. Dėl to šiek tiek sumažėja protono (CH ₃ COOH, HCOOH) rūgštingumas .

- Deprotonuotos rūgštį, ji tampa HCOO ^- formatas anijoną , kuris gali delocalize neigiamo krūvio tarp dviejų deguonies atomų. Taigi tai yra stabilus anijonas ir paaiškina didelį skruzdžių rūgšties rūgštingumą.

Reakcijos

Skruzdžių rūgštis gali būti dehidratuojama iki anglies monoksido (CO) ir vandens. Esant platinos katalizatoriams, jis taip pat gali suskaidyti į molekulinį vandenilį ir anglies dioksidą:

HCOOH (l) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

Ši savybė leidžia skruzdžių rūgštį laikyti saugiu vandenilio kaupimo būdu.

Programos

Maisto ir žemės ūkio pramonė

Nepaisant to, kokia skruzdžių rūgštis gali būti kenksminga, dėl antibakterinio poveikio ji naudojama kaip konservantas maiste. Dėl tos pačios priežasties jis naudojamas žemės ūkyje, kur taip pat turi pesticidų poveikį.

Jis taip pat turi apsauginį poveikį ganykloms, kuris padeda išvengti žarnyno dujų susidarymo veisiantiems gyvūnams.

Tekstilės ir avalynės pramonė

Jis naudojamas tekstilės pramonėje dažant ir rafinuojant tekstilę, kuris yra bene dažniausiai naudojamas šios rūgšties naudojimui.

Skruzdžių rūgštis naudojama perdirbant odą dėl jos riebalų šalinimo ir pašalinant plaukus.

Kelių sauga keliuose

Be nurodytų pramonės reikmių, skruzdžių rūgšties dariniai (formatai) naudojami žiemą keliuose Šveicarijoje ir Austrijoje, siekiant sumažinti avarijų riziką. Šis gydymas yra efektyvesnis nei paprastosios druskos naudojimas.

Nuorodos

1. „Tellus“ (1988). Skruzdžių rūgšties atmosferos skruzdžių rūgštis iš skruzdžių skruzdžių: preliminarus vertinimas408, 335–339.
2. B. Millet ir kt. (2015). Atmosferos skruzdžių rūgšties šaltiniai ir kriauklės. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
3. Vikipedija. (2018 m.). Skruzdžių rūgštis. Gauta 2018 m. Balandžio 7 d. Iš: en.wikipedia.org
4. Acipedija. Skruzdžių rūgštis. Gauta 2018 m. Balandžio 7 d. Iš: acipedia.org
5. Daktaras NK paletas. Modulis: 2, paskaita: 7. Skruzdžių rūgštis. Gauta 2018 m. Balandžio 7 d. Iš: nptel.ac.in
6. F. Goncharovas, MR Manaa, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery. (2014). Skruzdžių rūgšties polimerizacija esant aukštam slėgiui.
7. Jeanas ir Fredas. (2017 m. Birželio 14 d.). Termitai, paliekantys piliakalnius. . Atkurta iš: flickr.com
8. Michelle Benningfield. (2016 m. Lapkričio 21 d.). Skruzdžių rūgšties panaudojimas. Gauta 2018 m. Balandžio 7 d. Iš: ehowenespanol.com