Kwas mrówkowy

Kwas mrówkowy
	; 85% kwas mrówkowy
Nazewnictwo
	Nomenklatura systematyczna (IUPAC)
PIN	kwas mrówkowy
inne	kwas metanowy
	Inne nazwy i oznaczenia
farm.	łac. acidum formicum, acidum formicicum
inne	kwas wodorokarboksylowy
	Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	CH2O2
Inne wzory	HCOOH
Masa molowa	46,03 g/mol
Wygląd	bezbarwna ciecz o ostrym zapachu
	Identyfikacja
Numer CAS	64-18-6
PubChem	284
DrugBank	DB01942
SMILES
	C(=O)O
InChI
	InChI=1S/CH2O2/c2-1-3/h1H,(H,2,3)
	InChIKey
	BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N
Właściwości
	Gęstość
	1,220 g/cm³ (20 °C); ciecz
	Rozpuszczalność w wodzie
	mieszalny
	w innych rozpuszczalnikach
	rozpuszczalny w benzenie i toluenie, dobrze w acetonie, mieszalny z etanolem i eterem dietylowym
Temperatura topnienia	8,3 °C
Temperatura wrzenia	101 °C
Punkt krytyczny	315 °C; 115,9 cm³/mol ≈ 0,397 g/cm³
logP	−0,54
Kwasowość (pKa)	3,751
Współczynnik załamania	1,3714 (589 nm, 20 °C)
Lepkość	1,607 mPa·s (25 °C, 1 atm); 1,030 mPa·s (50 °C, 1 atm); 0,724 mPa·s (75 °C, 1 atm); 0,545 mPa·s (100 °C, 1 atm)
Napięcie powierzchniowe	37,13 mN/m (25 °C, 1 atm); 34,38 mN/m (50 °C, 1 atm); 31,64 mN/m (75 °C, 1 atm)
Budowa
Moment dipolowy	1,425 ± 0,002 D
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2017-01-13]
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI; kwas mrówkowy ≥90%
Niebezpieczeństwo
Zwroty H	H314
Zwroty P	brak wiarygodnych danych
	Na podstawie podanej karty charakterystyki; kwas mrówkowy ≥96%
Zwroty H	H226, H302, H314, H331, EUH071
Zwroty P	P210, P280, P303+P361+P353, P304+P340+P310, P305+P351+P338, P403+P233
	NFPA 704
Na podstawie; podanego źródła	2 3 0
Temperatura zapłonu	49,5 °C (zamknięty tygiel)
Temperatura samozapłonu	434 °C
Granice wybuchowości	18–57%
Numer RTECS	LQ4900000
Dawka śmiertelna	LD50 730 mg/kg (szczur, doustnie)
Stężenie śmiertelne	LC50 7,4 mg/l (szczur, inhalacja, 4 h)
	Podobne związki
Podobne związki	aldehyd mrówkowy, alkohol metylowy, kwas octowy, kwas propionowy, kwas węglawy
Pochodne	mrówczany
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

Kwas mrówkowy, E236 – organiczny związek chemiczny, najprostszy kwas karboksylowy. Sole i estry kwasu mrówkowego to mrówczany. Występuje m.in. we włoskach parzących pokrzyw oraz w jadzie mrówek^[3]. Został odkryty przez szwedzkiego chemika Johana Afzeliusa, który wyizolował go z martwych mrówek^[16].

OtrzymywanieEdytuj

Kwas mrówkowy na skalę przemysłową otrzymuje się^[17]:

z tlenku węgla i wodorotlenku sodu
z tlenku węgla i metanolu
jako produkt uboczny podczas produkcji kwasu octowego metodą utleniania węglowodorów.

Synteza z CO i NaOH

Najstarszą metodą przemysłową jest reakcja tlenku węgla z wodorotlenkiem sodu^[17]. Proces ten prowadzi się w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu, np. 180 °C i 15–18 atm^[17]^[18]:

NaOH + CO → HCOONa

Powstający w tym etapie mrówczan sodu krystalizuje i jest przeprowadzany w kwas mrówkowy poprzez zakwaszenie mieszaniny poreakcyjnej stężonym kwasem siarkowym^[17]:

2HCOONa + H
2SO
4 → 2HCOOH + Na
2SO
4

Synteza z CO i MeOH

Dominująca obecnie metoda produkcji kwasu mrówkowego z metanolu i CO rozpoczyna się od otrzymania z tych substratów mrówczanu metylu w obecności silnych zasad, np. metanolanu sodu lub metanolanu potasu. Reakcję prowadzi się typowo w fazie ciekłej, w temperaturze 80 °C, pod ciśnieniem 40–45 atm, choć w Związku Radzieckim opracowano proces przebiegający pod ciśnieniem 8 atm^[17].

CH
3OH + CO → HCOOCH
3

W drugim etapie otrzymany ester poddaje się hydrolizie katalizowanej kwasami^[17]:

HCOOCH
3 + H
2O ⇄ HCOOH + CH
3OH

Proces ten jest trudny ze względu na odwracalność reakcji i odtwarzanie estru podczas przerobu. Do czasu opracowania wydajnych technologii izolowania kwasu mrówkowego w 2 połowie XX w., mrówczan metylu przetwarzano na formamid i dopiero ten produkt hydrolizowano za pomocą np. ok. 70% kwasu siarkowego^[17]:

HCOOCH
3 + NH
3 → HCONH
2 + CH
3OH

2HCONH
2 + H
2SO
4 + 2H
2O → 2HCOOH + (NH
4)
2SO
4

Utlenianie węglowodorów

W zależności od technologii produkcji i substratów, na tonę kwasu octowego otrzymywanego w wyniku utleniania węglowodorów powstaje 50–250 kg kwasu mrówkowego. Produkty utlenienia rozdzielane są za pomocą destylacji azeotropowej w mieszaninie z benzenem lub chlorowanymi węglowodorami^[17].

Inne metody

Teoretycznie możliwa jest także bezpośrednia synteza z wody i tlenku węgla:

H
2O + CO ⇄ HCOOH

Dla przesunięcia równowagi w kierunku produktu wymagana jest bardzo wysoka temperatura i ciśnienie, i do czasu opracowania wydajnych katalizatorów proces ten jest nieopłacalny ekonomicznie^[17].

Zaproponowano też metodę syntezy polegającą na uwodornieniu dwutlenku węgla w obecności trietyloaminy i katalizatorów^[17]:

CO
2 + H
2 → HCOOH

Kwas mrówkowy powstaje także podczas utlenienia aldehydu mrówkowego. Można go także otrzymać przepuszczając pary metanolu i powietrze nad czernią platynową jako katalizatorem:

CH
3OH + O
2 → HCOOH + H
2O

WłaściwościEdytuj

Duża lotność, ciśnienie par 4,2 kPa (20 °C).
Związek żrący i powodujący korozję.

Ze względu na obecność atomu wodoru przy węglu karbonylowym (ugrupowanie aldehydowe), wykazuje właściwości redukujące (czym wyróżnia się spośród innych prostych kwasów karboksylowych). Np. z roztworu azotanu srebra podgrzewanego z kwasem mrówkowym wydziela się metaliczne srebro; redukcji ulegają też jony rtęci, złota i platyny oraz niektóre związki organiczne, np. iminy^[17].

Kwas mrówkowy hamuje aktywność enzymów, zwłaszcza katalaz. Optimum skuteczności działania przypada na zakres pH 3–4 i niżej. Przy pH 6,0 zawiera zaledwie 0,56% czynnej, niezdysocjowanej formy kwasu mrówkowego.

ZastosowaniaEdytuj

Ze względu na swoje właściwości grzybobójcze często wykorzystywany jako składnik preparatów grzybobójczych i zakwaszających. Często występuje w mieszaninach z innymi kwasami bądź naniesiony na nośnik. Ma szerokie zastosowanie w syntezie organicznej. W pszczelarstwie jest stosowany do zwalczania roztocza Varroa destructor.

Kwas mrówkowy jest stosowany również jako konserwant o silnych właściwościach grzybobójczych, przy wysokich stężeniach i niskim zakresie pH zakres jego działania obejmuje również bakterie. Jako dodatek do żywności ma oznaczenie E236.

ZagrożeniaEdytuj

NDSCh – 15 mg/m³, NDN – 5 mg/m³^[8].

PrzypisyEdytuj

↑ ^a ^b Henri A.H.A. Favre Henri A.H.A., Warren H.W.H. Powell Warren H.W.H., Nomenclature of Organic Chemistry. IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book), Royal Society of Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014, s. 415, DOI: 10.1039/9781849733069, ISBN 978-0-85404-182-4 (ang.).
↑ ^a ^b Farmakopea Polska VI, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2002, s. 1176, ISBN 83-88157-18-3 .
↑ ^a ^b Podręczny słownik chemiczny, RomualdR. Hassa (red.), JanuszJ. Mrzigod (red.), JanuszJ. Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 212, ISBN 83-7183-240-0 .
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Haynes 2016 ↓, s. 3-278.
↑ ^a ^b Farmakopea Polska X, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2014, s. 4276, ISBN 978-83-63724-47-4 .
↑ ^a ^b ^c ^d Formic acid, [w:] ChemIDplus [online], United States National Library of Medicine [dostęp 2017-01-13] (ang.).
↑ Haynes 2016 ↓, s. 5-175.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Kwas mrówkowy (nr 251364) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2017-01-13]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ ^a ^b Haynes 2016 ↓, s. 6-73.
↑ ^a ^b ^c ^d Haynes 2016 ↓, s. 6-245.
↑ ^a ^b ^c Haynes 2016 ↓, s. 6-192.
↑ Haynes 2016 ↓, s. 9-63.
↑ formic acid … % (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2017-01-13].
↑ ^a ^b Haynes 2016 ↓, s. 16-24.
↑ Formic acid (nr 251364) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2017-01-13]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ Chemistry in Germany, [w:] J.R.J.R. Partington J.R.J.R., A History of Chemistry, London: Macmillan Education UK, 1962, s. 567–604, DOI: 10.1007/978-1-349-00309-9_12, ISBN 978-1-349-00311-2 .
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k WernerW. Reutemann WernerW., HeinzH. Kieczka HeinzH., Formic Acid, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, DOI: 10.1002/14356007.a12_013 (ang.).
↑ mrówkowy kwas, [w:] Encyklopedia techniki. Chemia, WładysławW. Gajewski (red.), Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965, OCLC 33835352 .

BibliografiaEdytuj

CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3 (ang.).

[BlueBook-1] Henri A.H.A. Favre Henri A.H.A., Warren H.W.H. Powell Warren H.W.H., Nomenclature of Organic Chemistry. IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book), Royal Society of Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014, s. 415, DOI: 10.1039/9781849733069, ISBN 978-0-85404-182-4 (ang.).

[FP6-2] Farmakopea Polska VI, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2002, s. 1176, ISBN 83-88157-18-3 .

[psc-3] Podręczny słownik chemiczny, RomualdR. Hassa (red.), JanuszJ. Mrzigod (red.), JanuszJ. Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 212, ISBN 83-7183-240-0 .

[CITEREFHaynes2016'''3'''-278-4] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Haynes 2016 ↓, s. 3-278.

[FPX-5] Farmakopea Polska X, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2014, s. 4276, ISBN 978-83-63724-47-4 .

[CID-6] Formic acid, [w:] ChemIDplus [online], United States National Library of Medicine [dostęp 2017-01-13] (ang.).

[CITEREFHaynes2016'''5'''-175-7] Haynes 2016 ↓, s. 5-175.

[SA-8] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Kwas mrówkowy (nr 251364) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2017-01-13]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[CITEREFHaynes2016'''6'''-73-9] Haynes 2016 ↓, s. 6-73.

[CITEREFHaynes2016'''6'''-245-10] Haynes 2016 ↓, s. 6-245.

[CITEREFHaynes2016'''6'''-192-11] Haynes 2016 ↓, s. 6-192.

[CITEREFHaynes2016'''9'''-63-12] Haynes 2016 ↓, s. 9-63.

[CLI-13] rmic acid … % (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2017-01-13].

[CITEREFHaynes2016'''16'''-24-14] Haynes 2016 ↓, s. 16-24.

[SA-US-15] Formic acid (nr 251364) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2017-01-13]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[16] Chemistry in Germany, [w:] J.R.J.R. Partington J.R.J.R., A History of Chemistry, London: Macmillan Education UK, 1962, s. 567–604, DOI: 10.1007/978-1-349-00309-9_12, ISBN 978-1-349-00311-2 .

[Ullmann-17] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k WernerW. Reutemann WernerW., HeinzH. Kieczka HeinzH., Formic Acid, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, DOI: 10.1002/14356007.a12_013 (ang.).

[Encyklopedia-18] mrówkowy kwas, [w:] Encyklopedia techniki. Chemia, WładysławW. Gajewski (red.), Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965, OCLC 33835352 .

[3]

[16]

[1]

[2]

[4]

[5]

[6]

[9]

[7]

[8]

[10]

[11]

[12]

[13]

[15]

[14]

[17]

[18]