포름산 또는 메탄 계 산 모든 유기산 화합물의 단순하고 가장 작다. 그것은 또한 methanoic acid로 알려져 있으며 분자식은 HCOOH이며 탄소 원자에 하나의 수소 원자가 결합되어 있습니다. 그 이름은 개미를 의미하는 라틴어 인 Formica라는 단어에서 유래되었습니다.
15 세기의 자연 주의자들은 개미, 흰개미, 벌, 딱정벌레와 같은 특정 유형의 곤충 (포미 시드)이 고통스러운 쏘는 원인이되는이 화합물을 분비한다는 사실을 발견했습니다. 마찬가지로,이 곤충들은 포름산을 공격, 방어 및 화학적 신호 전달 메커니즘으로 사용합니다.
개미와 딱정벌레는 포름산을 분비합니다
그들은이 산과 다른 산 (예 : 아세트산)을 외부로 스프레이로 배출하는 유독 샘을 가지고 있습니다. 포름산은 아세트산 (CH 3 COOH) 보다 강합니다 . 따라서 물에 같은 양으로 용해되면 포름산은 pH 값이 낮은 용액을 생성합니다.
영국의 자연 주의자 John Ray는 1671 년에 포름산을 분리하는 데 성공하여 많은 수의 개미에서 포름산을 증류했습니다.
한편,이 화합물의 첫 번째 성공적인 합성은 시안화 수소산 (HCN)을 시약으로 사용하여 프랑스의 화학자이자 물리학자인 Joseph Gay-Lussac에 의해 수행되었습니다.
어디에 있습니까?
포름산은 광범위한 화학 반응에 관여하는 바이오 매스 또는 대기의 구성 요소로서 지상 수준에서 존재할 수 있습니다. 그것은 심지어 땅 밑, 기름 내부 또는 표면의 기체 상태에서도 발견 될 수 있습니다.
바이오 매스 측면에서 곤충과 식물은이 산의 주요 생성 원입니다. 화석 연료를 태우면 포름산 기체가 생성됩니다. 결과적으로 차량 엔진은 포름산을 대기로 방출합니다.
그러나 지구에는 엄청나게 많은 수의 개미가 살고 있으며, 그중에서도 1 년 동안 인간 산업에서 생성되는 포름산 양의 수천 배를 생산할 수 있습니다. 마찬가지로 산불은 개미산의 가스 공급원을 나타냅니다.
복잡한 대기 매트릭스에서 더 높은 곳에서는 포름산을 합성하는 광화학 과정이 발생합니다.
이 시점에서 많은 휘발성 유기 화합물 (VOC)은 자외선의 영향으로 분해되거나 OH 자유 라디칼 메커니즘에 의해 산화됩니다. 풍부하고 복잡한 대기 화학은 지구상에서 포름산의 주된 공급원입니다.
구조
상단 이미지는 포름산 기상 이량 체의 구조를 보여줍니다. 흰색 구체는 수소 원자, 빨간색 구체는 산소 원자, 검은 구체는 탄소 원자에 해당합니다.
이 분자들에서 두 그룹을 볼 수 있습니다 : 하이드 록실 (-OH)과 포르 밀 (-CH = O), 둘 다 수소 결합을 형성 할 수 있습니다.
이러한 상호 작용은 O-HO 유형이며, 히드 록 실기는 H의 공여체이고 포르 밀기는 O의 공여체입니다.
그러나 탄소 원자에 부착 된 H는이 능력이 부족합니다. 이러한 상호 작용은 매우 강하며 전자가 부족한 H 원자로 인해 OH 그룹의 수소는 더 산성입니다. 따라서이 수소는 다리를 더욱 안정화시킵니다.
그 결과 포름산은 개별 분자가 아닌 이량 체로 존재합니다.
결정 구조
온도가 내려감에 따라 이량 체는 수소 결합 방향을 조정하여 다른 이량 체와 함께 가능한 가장 안정적인 구조를 생성하여 무한한 포름산 α 및 β 사슬을 생성합니다.
또 다른 명명법은 "cis"및 "trans"컨 포머입니다. 이 경우 "cis"는 같은 방향으로 향하는 그룹을 지정하는 데 사용되며 해당 그룹은 반대 방향으로 향하는 그룹을 "trans"로 지정합니다.
예를 들어, α 사슬에서 포르 밀 그룹은 같은 쪽 (왼쪽)을 "가리 킵니다". β 사슬과는 대조적으로 이러한 포르 밀 그룹은 반대쪽 (위 이미지)을 가리 킵니다.
이 결정 구조는 압력 및 온도와 같이 작용하는 물리적 변수에 따라 달라집니다. 따라서 체인은 전환 가능합니다. 즉, 다른 조건에서 "시스"체인은 "트랜스"체인으로 변환 될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
압력이 급격하게 상승하면 사슬은 포름산의 결정질 중합체로 간주 될만큼 충분히 압축됩니다.
속성
-포름산은 상온에서 무색이며 강한 냄새가 나는 액체입니다. 분자량이 46g / mol이고 8.4ºC에서 녹으며 끓는점은 100.8ºC로 물보다 높습니다.
-물과 에테르, 아세톤, 메탄올 및 에탄올과 같은 극성 유기 용매에 혼합됩니다.
-반면에 방향족 용매 (벤젠 및 톨루엔 등)에서는 포름산 구조에 탄소 원자가 거의 없기 때문에 약간 용해됩니다.
-pKa가 3.77로 아세트산보다 산성이 높으며, 이는 메틸기가 두 산소에 의해 산화 된 탄소 원자에 전자 밀도를 제공하기 때문에 설명 할 수 있습니다. 이로 인해 양성자 (CH 3 COOH, HCOOH) 의 산도가 약간 감소합니다 .
- 그것은 HCOO되고, 산을 탈 - 포맷 음이온 개의 산소 원자 사이에 음의 전하를 delocalize있다. 결과적으로 안정된 음이온이며 포름산의 높은 산도를 설명합니다.
반응
포름산은 일산화탄소 (CO)와 물로 탈수 될 수 있습니다. 백금 촉매가 있으면 분자 수소와 이산화탄소로 분해 될 수도 있습니다.
HCOOH (l) → H 2 (g) + CO 2 (g)
이 속성은 포름산이 수소를 저장하는 안전한 방법으로 간주되도록합니다.
응용
식품 및 농업 산업
포름산은 얼마나 해로울 수 있지만 항균 작용으로 식품의 방부제로 적절한 농도로 사용됩니다. 같은 이유로 살충 작용이있는 농업에서 사용됩니다.
또한 목초지에 방부 작용을하여 번식 동물의 장내 가스를 방지합니다.
섬유 및 신발 산업
섬유 산업에서 섬유 염색 및 정제에 사용되며 아마도이 산의 가장 빈번한 사용 일 것입니다.
포름산은 탈지 작용과이 물질의 제모로 인해 가죽 가공에 사용됩니다.
도로의 도로 안전
표시된 산업 용도 외에도 스위스와 오스트리아에서는 겨울철 도로에서 사고 위험을 줄이기 위해 포름산 유도체 (포맷)가 사용됩니다. 이 치료는 일반적인 소금을 사용하는 것보다 더 효율적입니다.
참고 문헌
- 텔러스 (1988). 개미 개미의 대기 포름산 : 예비 평가 408, 335-339.
- B. Millet et al. (2015). 대기 포름산의 공급원과 흡수원. Atmos. Chem. Phys., 15, 6283-6304.
- Wikipedia. (2018). 포름산. 2018 년 4 월 7 일 검색 : en.wikipedia.org
- Acipedia. 포름산. 2018 년 4 월 7 일 검색 : acipedia.org
- NK 파텔 박사. 모듈 : 2, 강의 : 7. 포름산. 2018 년 4 월 7 일 검색 : nptel.ac.in
- F. Goncharov, MR Manaa, JM Zaug, LE Fried, WB Montgomery. (2014). 고압 하에서 포름산의 중합.
- 진과 프레드. (2017 년 6 월 14 일). 마운드를 떠나는 흰개미. . 출처 : flickr.com
- 미셸 베닝 필드. (2016, 11 월 21 일). 포름산의 사용. 2018 년 4 월 7 일 검색 : ehowenespanol.com