Sipelghappe (HCOOH) struktuur, kasutusalad ja omadused



The sipelghape või metaanhapeSee on kõigi orgaaniliste hapete lihtsaim ja väikseim ühend. Samuti on tuntud kui metaanhape ja selle molekulaarne valem on HCOOH, millel on süsinikuaatomiga seotud ainult üks vesinikuaatom. Selle nimi tuleneb sõnast formica, mis ladina keeles tähendab ant.

Viieteistkümnenda sajandi loodusteadlased leidsid, et teatud liiki putukad (formicidae), nagu sipelgad, termiidid, mesilased ja mardikad, eraldavad selle ühendi, mis vastutab nende valulike hammustuste eest. Ka need putukad kasutavad sipelghapet rünnaku, kaitse ja keemilise signaalimise mehhanismina. 

Omada mürgiseid näärmeid, mis eritavad selle ja teised happed (näiteks äädikhape) pihustina väljastpoolt. Sipelghape on tugevam kui äädikhape (CH3COOH); seetõttu lahustatakse sipelghape võrdsetes kogustes vees lahuseid, mille pH on madalam.

Inglise loodusteadlane John Ray saavutas sipelghappe eraldamise aastal 1671, destilleerides suurtes kogustes sipelgad.

Teisest küljest valmistas selle ühendi esimene edukas süntees Prantsuse keemik ja füüsik Joseph Gay-Lussac, kasutades reaktiivina vesiniktsüaniidhapet (HCN).

Indeks

  • 1 Kus sa oled?
  • 2 Struktuur
    • 2.1 Kristallstruktuur
  • 3 Atribuudid
    • 3.1 Reaktsioonid
  • 4 Kasutamine
    • 4.1 Toidu- ja põllumajandustööstus
    • 4.2 Tekstiili- ja jalatsitööstus
    • 4.3 Liiklusohutus teedel
  • 5 Viited

Kus see on?

Sipelghape võib esineda maismaal, biomassi või atmosfääri komponendina, mis on seotud paljude keemiliste reaktsioonidega; Seda võib isegi leida põrandate all, õli- või gaasifaasis selle pinnal.

Biomassi osas on selle happe peamised generaatorid putukad ja taimed. Fossiilkütuste põletamisel tekivad gaasilised sipelghapped; sellest tulenevalt vabastavad sõidukimootorid atmosfääri sipelghapet.

Kuid maapinnal on ülemäärane hulk sipelgaid ja nende hulgas on igal aastal võimalik toota aasta jooksul tuhandeid inimtoidu tekitatud sipelghappe koguseid. Samuti on metsatulekahjud sipelghappe gaasilised allikad.

Kompleksses atmosfääri maatriksis on kõrgem, kui tekib sipelghappe sünteesimiseks fotokeemilisi protsesse.

Sel hetkel lagunevad paljud lenduvad orgaanilised ühendid (VOC) ultraviolettkiirguse mõjul või oksüdeeritakse OH vabade radikaalide mehhanismidega. Rikas ja keeruline atmosfääri keemia on kaugeltki sipelghappe peamine allikas planeedil.

Struktuur

Ülemises pildis on kujutatud sipelghappe gaasifaasi dimeeri struktuuri. Valged kerad vastavad vesinikuaatomitele, punased kerad vastavad hapniku aatomitele ja mustad sfäärid vastavad süsinikuaatomitele.

Nendes molekulides võib näha kahte rühma: hüdroksüül (-OH) ja formüül (-CH = O), mis mõlemad on võimelised moodustama vesiniksidemeid.

Need interaktsioonid on O-H-O-tüüpi, hüdroksüülrühmad on H- ja formüülrühmade doonorid O-doonorid..

Samas puudub süsinikuaatomiga seotud H-l. Need interaktsioonid on väga tugevad ja elektron-halva H-aatomi tõttu on OH-rühma vesinik happelisem; seetõttu stabiliseerib see vesinik sillad veelgi.

Ülaltoodud tulemusel eksisteerib sipelghape dimeeri vormis ja mitte üksiku molekuli kujul.

Kristallstruktuur

Kui temperatuur langeb, juhib dimeer oma vesiniksidemeid, et tekitada koos teiste dimeeridega kõige stabiilsem struktuur, luues seeläbi sipelghappe lõputu a- ja P-ahela..

Teine nomenklatuur on "cis" ja "trans" konformeerid. Sellisel juhul kasutatakse "cis" sama rühma orienteeritud gruppide tähistamiseks ja vastassuunas nendele rühmadele "trans"..

Näiteks a-ahelas moodustavad formüülrühmad "samale küljele" (vasakpoolne), erinevalt β-ahelast, kus need formüülrühmad osutavad vastaskülgedele (ülemine pilt).

See kristalne struktuur sõltub füüsilistest muutujatest, mis sellele mõjuvad, nagu rõhk ja temperatuur. Seega on kettid vahetatavad; see tähendab, et erinevates tingimustes võib "cis" ahelat muuta "trans" ahelaks ja vastupidi.

Kui rõhk tõuseb drastilisele tasemele, pressitakse ahelad piisavalt, et neid saaks pidada sipelghappe kristalseks polümeeriks.

Omadused

- Sipelghape on toatemperatuuril vedelik, värvitu ja tugeva ja läbitungiva lõhnaga. Selle molekulmass on 46 g / mol, sulab 8,4 ° C juures ja selle keemistemperatuur on 100,8 ° C kõrgem kui vees..

- See seguneb vees ja polaarsetes orgaanilistes lahustites nagu eeter, atsetoon, metanool ja etanool.

- Seevastu aromaatsetes lahustites (nagu benseen ja tolueen) on see kergelt lahustuv, sest sipelghappel on oma struktuuris vaevalt süsinikuaatom..

- Selle pKa on 3,77, happega rohkem, kui äädikhappel, mida võib seletada, sest metüülrühm annab elektronide tiheduse kahe hapniku poolt oksüdeeritud süsinikuaatomile. Selle tulemuseks on prootoni happesuse kerge langus (CH3COOH, HCOOH).

- Hape deprotoneeritakse, see muudetakse HCOO aniooniks-, mis võib kahest hapniku aatomist negatiivse laengu ümber paigutada. Seetõttu on see stabiilne anioon ja selgitab sipelghappe kõrget happesust.

Reaktsioonid

Sipelghapet võib dehüdreerida süsinikmonooksiidiks (CO) ja veeks. Plaatina katalüsaatorite juuresolekul võib selle ka jaotada molekulaarseks vesinikuks ja süsinikdioksiidiks:

HCOOH (l) → H2(g) + CO2(g)

See omadus võimaldab sipelghapet pidada ohutuks vesiniku hoidmiseks.

Kasutamine

Toidu- ja põllumajandustööstus

Hoolimata sellest, kui sipelghape võib olla kahjulik, kasutatakse seda antibakteriaalse toime tõttu sobivates kontsentratsioonides säilitusainena. Samal põhjusel kasutatakse seda põllumajanduses, kus tal on ka pestitsiidide toime.

Samuti on esitatud säilitusmeetmed karjamaadel, mis aitab vältida soolestiku tekkimist aretusloomadel.

Tekstiili- ja jalatsitööstus

Seda kasutatakse tekstiilitööstuses tekstiili värvimisel ja rafineerimisel, olles selle happe kõige sagedasem kasutamine.

Sipelghapet kasutatakse naha töötlemisel rasvaärastamise ja selle materjali karvade eemaldamise tõttu.

Liiklusohutus teedel

Lisaks näidatud tööstuslikele kasutusaladele kasutatakse õnnetuste ohu vähendamiseks Šveitsis ja Austrias teedel sipelghappe derivaate (vorminguid). See töötlus on tõhusam kui tavalise soola kasutamine.

Viited

  1. Tellus (1988). Sipelghappe sipelghape sipelghappes: eelhinnang408, 335-339.
  2. B. Millet et al. (2015). Atmosfääri sipelghappe allikad ja valamud. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
  3. Wikipedia. (2018). Sipelghape. Välja otsitud 7. aprillil 2018 alates: en.wikipedia.org
  4. Acipedia. Sipelghape. Välja otsitud 7. aprillil 2018 kellelt: acipedia.org
  5. N. N. Patel. Moodul: 2, Loeng: 7. Sipelghape. Välja otsitud 7. aprillil 2018 kellelt: nptel.ac.in
  6. F. Goncharov, M. R. Manaa, J. M. Zaug, L. E. Fried, W. B. Montgomery. (2014). Sipelghappe polümerisatsioon kõrge rõhu all.
  7. Jean ja Fred. (14. juuni 2017). Mägedest lahkuvad termiidid. [Joonis] Välja otsitud andmebaasist: flickr.com
  8. Michelle Benningfield. (21. november 2016). Sipelghappe kasutamine. Välja otsitud 7. aprillil 2018, alates: ehowenespanol.com