Муравьиная кислота

Муравьиная кислота
Файл:Муравьиная кислота.png
Общие
Систематическое наименование	Метановая кислота
Традиционные названия	Муравьиная кислота
Хим. формула	CH2O2
Рац. формула	HCOOH
Физические свойства
Состояние	Жидкость
Молярная масса	46,025380 г/моль
Плотность	1,2196 г/см³
Динамическая вязкость	0,16 Па·с
Энергия ионизации	11,05 ± 0,01 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	8,25 °C
• кипения	100,7 °C
• вспышки	60 °C
• самовоспламенения	520 °C
Пределы взрываемости	18 ± 1 об.%
Тройная точка	281,40 K (8,25 °C), 2,2 кПа
Критическая 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
Константа диссоциации кислоты $pK_{a}$	3,75
Оптические свойства
Показатель преломления	1,3714
Структура
Дипольный момент	1,41 (газ) Д
Классификация
Рег. номер CAS	64-18-6
PubChem	284 и 18971002
Рег. номер EINECS	200-579-1
SMILES	O=CO
InChI	InChI=1S/CH2O2/c2-1-3/h1H,(H,2,3) BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E236
RTECS	LQ4900000
ChEBI	30751
ChemSpider	278
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704	2 3 1 ACID
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Муравьиная кислота (систематическое наименование: метановая кислота) HCOOH — органическое соединение, первый представитель в ряду насыщенных одноосновных кислот. Зарегистрирована в качестве пищевой добавки под обозначением E236. Своё название муравьиная кислота получила потому, что впервые она была выделена в 1670 году английским натуралистом Джоном Рэйем из рыжих лесных муравьёв. В природе также обнаружена у пчёл, в крапиве, хвое. Соли и анионы муравьиной кислоты называются формиатами.

Физические и химические свойства

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

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:

${\mathsf {2KMnO_{4}+5HCOOH+3H_{2}SO_{4}\rightarrow K_{2}SO_{4}+2MnSO_{4}+5CO_{2}+8H_{2}O}}$

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H₂SO_{4 (конц.)} или P₄O₁₀) разлагается на воду и моноксид углерода:

${\mathsf {HCOOH\rightarrow H_{2}O+CO}}$

Муравьиная кислота реагирует с аммиачным раствором оксида серебра:

${\mathsf {HCOOH+2[Ag(NH_{3})_{2}]OH\rightarrow 2Ag+(NH_{4})_{2}CO_{3}+2NH_{3}+H_{2}O}}$

Взаимодействие муравьиной кислоты с гидроксидом меди:

${\mathsf {HCOOH+2Cu(OH)_{2}\rightarrow CO_{2}+Cu_{2}O+3H_{2}O}}$

Проявляет все свойства одноосновных карбоновых кислот:

Образует формиаты с металлами:

${\mathsf {HCOOH+KOH\rightarrow HCOOK+H_{2}O}}$

${\mathsf {2HCOOH+CaCO_{3}\rightarrow (HCOO)_{2}Ca+H_{2}O+CO_{2}}}$

Со спиртами образует сложные эфиры:

${\mathsf {HCOOH+CH_{3}OH\rightarrow HCOOCH_{3}+H_{2}O}}$

Получение

1. Побочный продукт в производстве уксусной кислоты жидкофазным окислением бутана.
2. Окисление метанола:
   ${\mathsf {CH_{3}OH\rightarrow HCHO\rightarrow HCOOH}}$
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, при этом образуются муравьиные эфиры, которые после разложения водой дают муравьиную кислоту и глицерин.

Безопасность

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

При контакте с кожей 100%-я жидкая муравьиная кислота может вызывать 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 тяжёлого некротического гастроэнтерита.

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

Охрана труда

По данным ПДК в воздухе рабочей зоны равна 1 мг/м³ (максимальная разовая). Может попадать в организм при вдыхании. Порог восприятия запаха может достигать 453 мг/м³.

Нахождение в природе

В природе муравьиная кислота обнаружена в хвое, крапиве, фруктах, едких выделениях медуз, пчёл и муравьёв. Муравьиная кислота впервые была выделена в 1670 году английским натуралистом Джоном Рэйем из рыжих лесных муравьёв, 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

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 ей, дольше сохраняются. Муравьиная кислота также используется в протравном крашении шерсти, для борьбы с паразитами в пчеловодстве, как растворитель в некоторых химических реакциях.

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.

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

Производные муравьиной кислоты

Соли и эфиры муравьиной кислоты называют формиатами.

См. также

• Муравьиный спирт