Metaanihappo

metaanihappo
Lewis ja 3D-kaavat metaanihapolle
Henkilöllisyystodistus
IUPAC-nimi	Metaanihappo
Synonyymit	muurahaishappo happo hydroksikarboksyylihappo
N o CAS	64-18-6
N o ECHA	100 000 527
N O EY	200-579-1
PubChem	284
N o E	E236
FEMA	2487
Hymyilee	C (= O) O PubChem , 3D-näkymä
InChI	InChI: 3D-näkymä InChI = 1 / CH2O2 / c2-1-3 / h1H, (H, 2,3) / f / h2H
Ulkomuoto	väritön neste, savuinen, pistävä haju
Kemialliset ominaisuudet
Raaka kaava	C H 2 O 2   [Isomeerit]
Moolimassa	46,0254 ± 0,0015  g / mol C 26,1%, H 4,38%, O 69,52%,
pKa	3,751 ( 25  ° C )
Dipolaarinen hetki	1,425  ± 0,002  D
Molekyylihalkaisija	0,381  nm
Fyysiset ominaisuudet
T ° fuusio	8,3  ° C
T ° kiehuu	101  ° C
Liukoisuus	1000  g · l -1 (vesi, 25  ° C ), sekoittuu etanolin , asetonilla ja eetterillä
Liukoisuusparametri δ	24,8  MPa 1/2 ( 25  ° C ); 21,4  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
Tilavuusmassa	1,22 25  ° C: ssa yhtälö: ρ=1,938/0,24225(1+(1-T/588)0,24435){\ displaystyle \ rho = 1.938 / 0.24225 ^ {(1+ (1-T / 588) ^ {0.24435})}} Nesteen tiheys kmol · m -3 ja lämpötila Kelvinissä, 281,45–588 K. Lasketut arvot: 1,21365 g · cm -3 25 ° C: ssa. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 281,45 8.3 26,806 1,23377 301,89 28,74 26.26938 1.20907 312.11 38,96 25.9945 1.19642 322,32 49.17 25,71482 1.18355 332,54 59,39 25.43004 1.17044 342,76 69,61 25.13981 1.15708 352,98 79,83 24,84376 1.14346 363,2 90.05 24.54149 1.12955 373,42 100,27 24.23252 1.11533 383,63 110,48 23.91633 1,10077 393,85 120.7 23.59233 1,08586 404.07 130,92 23.25983 1,07056 414,29 141.14 22,91805 1,05483 424,51 151,36 22.5661 1,03863 434,73 161,58 22.20291 1.02191 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 444,94 171,79 21,82724 1.00462 455,16 182.01 21.43761 0,98669 465,38 192,23 21.03222 0,96803 475,6 202,45 20.60886 0,94854 485,82 212,67 20.16478 0,9281 496,04 222,89 19.69649 0,90655 506,25 233.1 19,1994 0,88367 516,47 243,32 18,66735 0,85918 526,69 253,54 18.0917 0,83269 536,91 263,76 17.45974 0,8036 547,13 273,98 16.75141 0,771 557,35 284,2 15,93177 0,73328 567,56 294,41 14,92947 0,688714 577,78 304.63 13.54654 0,62349 588 314,85 8000 0,366821
Itsesyttymislämpötila lämpötilan	520  ° C
Leimahduspiste	69  ° C
Räjähdysrajat ilmassa	14 - 34  til-%
Kyllästävä höyrynpaine	42,6  mmHg ( 25  ° C ) yhtälö: Pvs=exs(50,323+-5378.2T+(-4.203)×lei(T)+(3.4697E-6)×T2){\ displaystyle P_ {vs} = exp (50.323 + {\ frac {-5378.2} {T}} + (- 4.203) \ kertaa ln (T) + (3.4697E-6) \ kertaa T ^ {2})} Paine pascaleissa ja lämpötila kelvineinä, välillä 281,45 - 588 K. Lasketut arvot: 5686,57 Pa 25 ° C: ssa. T (K) T (° C) P (Pa) 281,45 8.3 2 402,4 301,89 28,74 6 799,27 312.11 38,96 10 825,98 322,32 49.17 16,698,72 332,54 59,39 25 030,45 342,76 69,61 36 560,88 352,98 79,83 52 164,96 363,2 90.05 72 859,45 373,42 100,27 99,807,7 383,63 110,48 134,322,72 393,85 120.7 177 868,86 404.07 130,92 232 062,47 414,29 141.14 298 671,76 424,51 151,36 379616,47 434,73 161,58 476 967,41 T (K) T (° C) P (Pa) 444,94 171,79 592 946,52 455,16 182.01 729 927,59 465,38 192,23 890 437,89 475,6 202,45 1 077 161,17 485,82 212,67 1 292 941,99 496,04 222,89 1 540 791,68 506,25 233.1 1,823,896,16 516,47 243,32 2145 625,55 526,69 253,54 2 509 545,9 536,91 263,76 2 919 432,93 547,13 273,98 3 379 288,1 557,35 284,2 3 893 356,9 567,56 294,41 4 466 149,62 577,78 304.63 5102 464,59 588 314,85 5,807,400
Dynaaminen viskositeetti	1,57 x 10 -3  Pa s ajan 26  ° C: ssa
Kriittinen piste	306,85  ° C
Kolmoispiste	281,45 K ( 8,3  ° C ) 23,6  mbar
Lämpökemia
S 0- kaasu, 1 bar	248,7  J mol −1  K −1
S 0 neste, 1 bar	131,8  J mol −1  K −1
A f H 0 -kaasu	−378,6  kJ mol −1
Δ f H 0 neste	−425,1  kJ mol −1
C s	45,7  J · mol -1 · K -1 (höyry) 99,0  J · mol -1 · K -1 (neste) yhtälö: VSP=(7,8060E4)+(71,540)×T{\ displaystyle C_ {P} = (7.8060E4) + (71.540) \ kertaa T} Nesteen lämpökapasiteetti J · kmol -1 · K -1: ssä ja lämpötila Kelvinissä, 281,45 - 380 K. Lasketut arvot: 99,39 J · mol -1 · K -1 25 ° C: ssa. T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ kertaa K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ kertaa K}})} 281,45 8.3 98,200 2,134 288 14.85 98,664 2 144 291 17.85 98 878 2 148 294 20.85 99,093 2 153 297 23.85 99,307 2,158 301 27.85 99,594 2 164 304 30.85 99,808 2,169 307 33,85 100,023 2 173 311 37,85 100,309 2 179 314 40,85 100,524 2 184 317 43,85 100 738 2 189 320 46,85 100 953 2 193 324 50,85 101 239 2200 327 53,85 101,454 2 204 330 56,85 101 668 2,209 T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ kertaa K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ kertaa K}})} 334 60,85 101 954 2,215 337 63,85 102,169 2,220 340 66,85 102,384 2,224 343 69,85 102,598 2,229 347 73,85 102,884 2 235 350 76,85 103,099 2,240 353 79,85 103,314 2 245 357 83,85 103,600 2 251 360 86,85 103 814 2 256 363 89,85 104,029 2,260 366 92,85 104,244 2,265 370 96,85 104,530 2271 373 99,85 104,744 2 276 376 102,85 104,959 2,280 380 106,85 105,250 2 287 yhtälö: VSP=(31,745)+(7.4234E-3)×T+(1,8791E-4)×T2+(-1,9475E-7)×T3+(5.7613E-11)×T4{\ displaystyle C_ {P} = (31.745) + (7.4234E-3) \ kertaa T + (1.8791E-4) \ kertaa T ^ {2} + (- 1.9475E-7) \ kertaa T ^ {3} + (5.7613E-11) \ kertaa T ^ {4}} Kaasun lämpökapasiteetti J · mol -1 · K -1: ssä ja lämpötila Kelvinissä , 50 - 1500 K. Lasketut arvot: 45,956 J · mol -1 · K -1 25 ° C: ssa. T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ kertaa K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ kertaa K}})} 50 −223.15 32,562 707 146 −127.15 36,254 788 195 −78.15 38 977 847 243 −30.15 42,051 914 291 17.85 45,432 987 340 66,85 49 107 1,067 388 114,85 52,844 1,148 436 162,85 56,643 1 231 485 211,85 60,516 1315 533 259,85 64,246 1,396 581 307,85 67 859 1 474 630 356,85 71,382 1,551 678 404,85 74,635 1,622 726 452,85 77 660 1,687 775 501,85 80,492 1,749 T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ kertaa K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ kertaa K}})} 823 549,85 83,001 1,803 871 597,85 85 239 1,852 920 646,85 87,246 1,896 968 694,85 88 946 1,933 1,016 742,85 90,400 1,964 1,065 791,85 91 652 1,991 1,113 839,85 92 683 2014 1,161 887,85 93,557 2,033 1 210 936,85 94 333 2,050 1,258 984,85 95,034 2,065 1,306 1 032,85 95 736 2,080 1,355 1081,85 96 522 2,097 1,403 1,129,85 97,436 2 117 1,451 1,177,85 98,575 2 142 1500 1 226,85 100,062 2,174
PCS	254,6  kJ · mol -1 ( 25  ° C , neste)
Sähköiset ominaisuudet
1 re ionisaatioenergia	11,33  ± 0,01  eV (kaasu)
Optiset ominaisuudet
Taitekerroin	eiD.25{\ displaystyle {\ textit {n}} _ {D} ^ {25}} 1.3694
Varotoimenpiteet
SGH
Vaara H226, H302, H314, H331, H226  : Syttyvä neste ja höyry H302  : Haitallista nieltynä H314  : Voimakkaasti ihoa syövyttävää ja silmiä vaurioittavaa H331  : Myrkyllistä hengitettynä
WHMIS
B3, E, B3  : Palavan nesteen leimahduspiste = 46,5  ° C suljettu kuppi (menetelmää ei raportoitu) E  : Syövyttävä materiaali Vaarallisten aineiden kuljetus: luokka 8 Ilmoitus 1,0% ainesosaluettelon mukaan
NFPA 704
2 3 0
Kuljetus
-    1779    YK-numero  : 1779  : MUOTOLAISHAPPO
Hengitys	Väkevöidyt höyryt ovat syövyttäviä
Nieleminen	Myrkyllinen, voi aiheuttaa allergisia reaktioita. Epäillään mutageenista ainetta
Ekotoksikologia
DL 50	700  mg · kg -1 (hiiri, oraalinen ) 145  mg · kg -1 (hiiret, iv ) 940  mg · kg -1 (hiiret, ip )
LogP	-0,54
Hajukynnys	matala: 1,6  ppm korkea: 340  ppm
SI- ja STP- yksiköt, ellei toisin mainita.

Metaanihappo (tunnetaan myös muurahaishappoa ) on yksinkertaisin karboksyylihapot . Sen kemiallinen kaava on C H 2 O 2 tai HCOOH. Sen konjugaattiemäs on metanoaatti- ioni (formiaatti), jolla on kaava HCOO - . Se on heikko happo, joka tulee värittömän nesteen muodossa, jolla on tunkeutuva haju.

Luonnossa sitä esiintyy useiden Hymenoptera-lajien hyönteisten , kuten mehiläisten ja muurahaisten , rauhasissa , mutta myös karvoissa, jotka muodostavat tiettyjen urticaceae- perheen kasvien ( nokkoset ) lehdet . Sen triviaalinen muodollinen nimi on peräisin latinankielisestä sanasta formica, joka tarkoittaa muurahaisia, koska se eristettiin ensimmäistä kertaa tislaamalla muurahaisia.

Historia

Alkaen XV th  luvulla, jotkut alkemisteja ja naturalists olivat tietoisia siitä, että jotkut muurahaisia , erityisesti laji Formica , tuottaa höyryä happo . Ensimmäinen henkilö, joka on kuvannut tämän aineen eristämisen ( tislaamalla suuren määrän muurahaisruumoja), on englantilainen luonnontieteilijä John Ray vuonna 1671. Hänen ensimmäinen synteesinsä teki ranskalainen kemisti Gay-Lussac l ' syaanivetyhaposta . Vuonna 1855 toinen ranskalainen kemisti Marcellin Berthelot kehitti synteesimenetelmän hiilimonoksidista , samanlainen kuin nykyään. Muurahaishappoa on läsnä suurimman osan muurahaismyrkkyistä, jotka suihkuttavat tai levittävät sitä suoraan muiden niveljalkaisten kynsinauhojen lävistämiseen tai mahdollisten saalistajien karkottamiseen .

Kemia

Vähentävät ominaisuudet

Rikkihapolla lämmitetty muurahaishappo hajoaa vedeksi ja hiilimonoksidiksi siten, että sillä on erittäin merkittävät pelkistävät ominaisuudet ( kulta- , hopea- , kuparisuolojen pelkistys jne.). Alle lämmön vaikutuksesta yksin, se hajoaa noin 160  ° C: ssa otetaan vetyä ja hiilidioksidia , mikä johtaa jälleen vähentää ominaisuuksia.

Heikko happo

Vaikka se on ionisoituneempi kuin korkeamman karboksyylihapon vastineet, se on heikko happo , mutta siitä huolimatta se pystyy syrjäyttämään typpihapon suoloistaan. Jos muurahaishappoa lisätään kaliumnitraatin ja brusiinin seokseen, seos muuttuu välittömästi punaiseksi. Se ei anna happoanhydridiä ja antaa kuten asyylihalidia yhtä fosgeeni COCI 2 .

Valmistus

Kuumentamalla potaskaa ja hiilimonoksidia suljetussa putkessa Berthelot syntetisoi muurahaishappoa: CO + KOH → H-CO 2 K, sitten 7 atm: n paineessa. ja 170  ° C: ssa , hydrolyysi kaliumia formaatin H - CO 2 K rikkihapolla  ; tuote, joka saadaan tislaamalla alipaineessa, sisältää 80 - 85% muurahaishappoa.

Käyttää

Metaanihappo käytetään seuraavassa teollisuuden: tekstiilit ( väriaineet , nahka hoito ), hyönteisten torjunta-aineet , lakat , liuottimet , rusketuksen , elektrolyyttistä, savutusaineet , ihmisravinnoksi ( elintarvikelisäaineen E236). Sitä käytetään myös hopeaa peilit ja hoitoon syyliä.

Sitä käytetään myös mehiläishoidossa täydentävänä keinona varroan torjumiseksi . Sitä käytetään myös kalkinpoistoaineissa (wc-geeli).

Biologinen merkkiaine

Aikana metanolia myrkytys , jälkimmäinen metaboloituu ensin metanaali vaikutuksesta alkoholidehydrogenaasi , ei-spesifisellä entsyymillä, jolla on parempi affiniteetti etanolilla , sitten muurahaishappoa toiminnan välityksellä formaldehydidehydrogenaasin . Viimeinen vaihe koostuu muutoksesta hiilidioksidiksi , vaihe, joka rajoittaa eliminaatiota. Kun metanaali muuttuu nopeasti, muodostuu formiaatin kertymistä ja se on myrkyllisyyden ( metabolisen asidoosin ) syy . Formiaattien mittaus virtsasta voi havaita metanolimyrkytyksen.

Tutkimus Leibniz Institute for Catalysis Rostock on osoittanut, että sitä voidaan käyttää varastointiin vedyn valtaan polttokenno .

Platinan läsnä ollessa on mahdollista hajottaa muurahaishappo vedyksi ja hiilidioksidiksi .

CH 2 O 2 → H 2 + CO 2

Vuonna 2006 tutkimusryhmä EPFL: stä (Sveitsi) esitteli muurahaishapon käytön vedyn varastointiliuoksena . Saatiin homogeeninen katalyyttinen järjestelmä, joka perustuu vesiliuosta ruteniumkatalyytit hajoaa muurahaishappoa HCOOH osaksi divetyfosfaatti H 2 ja hiilidioksidia CO 2 . Divetyä voidaan siten tuottaa laajalla painealueella (1 - 600  bar ) eikä reaktio tuota hiilimonoksidia . Tämä katalyyttinen järjestelmä ratkaisee olemassa olevien katalyyttien ongelmat muurahaishapon hajoamisessa (alhainen stabiilisuus, rajoitettu katalysaattorin käyttöikä, hiilimonoksidin muodostuminen) ja tekee tämän vedyn varastointimenetelmän elinkelpoiseksi. Tämän hajoamisen sivutuotetta, hiilidioksidia, voidaan käyttää toisena vaiheena muurahaishapon muodostamiseksi uudelleen hydraamalla. Katalyyttisellä hydrauksella CO 2 on tutkittu laajasti ja tehokkaita menetelmiä on kehitetty.

Muurahaishappo sisältää 53  g · l -1 vetyä huoneenlämpötilassa ja paineessa, mikä on kaksi kertaa vetyä, joka on puristettu 350  baariin . Puhdas muurahaishappo on syttyvä neste , jonka leimahduspiste on + 69  ° C ja joka on korkeampi kuin bensiini ( −40  ° C ) tai etanoli (+ 13  ° C ). Laimennettuna 85 prosentista se ei ole enää syttyvää. Laimennettu muurahaishappo on jopa Food and Drug Administrationin (FDA) elintarvikelisäaineiden luettelossa.

Käydä kauppaa

Ranska on muurahaishapon nettotuoja ranskalaisten tapojen mukaan. Keskimääräinen tuontitonnihinta oli 600 euroa.

Tunnistus aurinkokunnan ulkopuolella

Vuonna 2018, metaanihappo havainnoitiin ALMA radio teleskooppi on protoplanetary levy tähti TW Hydrae .

Huomautuksia ja viitteitä

1. FORMIC ACID, kemiallisten aineiden turvallisuuden kansainvälisen ohjelman käyttöturvallisuustiedote (t) , kuultu 9. toukokuuta 2009
2. (en) "  Metanoic acid  " , ChemIDplus-sivustossa , käyty 8. helmikuuta 2009
3. (in) David R. LiDE, Handbook of Chemistry and Physics , CRC,16. kesäkuuta 2008, 89 th  ed. , 2736  Sivumäärä ( ISBN  142006679X ja 978-1420066791 ) , s.  9-50
4. (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , voi.  4, Englanti, John Wiley & Sons Ltd,1999, 239  Sivumäärä ( ISBN  0-471-98369-1 )
5. laskettu molekyylimassa välillä "  Atomic painot Elements 2007  " on www.chem.qmul.ac.uk .
6. (in) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  Sivumäärä ( ISBN  0387690026 , lue verkossa ) , s.  294
7. (en) Robert H. Perry ja Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  Sivumäärä ( ISBN  0-07-049841-5 ) , s.  2-50
8. "  Eri kaasujen ominaisuudet  ", osoitteessa flexwareinc.com (käytetty 12. huhtikuuta 2010 )
9. (in) Carl L. leuat, Handbook of termodynaamiset kaaviot , Voi.  1, 2 ja 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co,1996( ISBN  0-88415-857-8 , 978-0-88415-858-5 ja 978-0-88415-859-2 )
10. (in) David R. LiDE , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,18. kesäkuuta 2002, 83 th  ed. , 2664  Sivumäärä ( ISBN  0849304830 , online-esitys ) , s.  5-89
11. (in) David R. LiDE, Handbook of Chemistry and Physics , CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  Sivumäärä ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , s.  10-205
12. Sigma-Aldrichin julkaisema käyttöturvallisuustiedote, tarkasteltu 5. syyskuuta 2020
13. "  Muurahaishappo  " kemiallisten tuotteiden tietokannassa Reptox of the CSST (Quebec-organisaatio, joka vastaa työturvallisuudesta ja työturvallisuudesta), käyty 24. huhtikuuta 2009
14. "  Muurahaishappo  " osoitteessa hazmap.nlm.nih.gov (käytetty 14. marraskuuta 2009 )
15. http://www.myrmecofourmis.fr/Jets-d-acide-formique-par-des-fourmis
16. "  Katso näiden muurahaisien myrkky puhaltaa kuplia!"  » [Video] , YouTubessa (käytetty 12. syyskuuta 2020 ) .
17. Codex Alimentarius, "  Elintarvikelisäaineiden luokkien nimet ja kansainvälinen numerointijärjestelmä  " , osoitteessa http://www.codexalimentarius.net ,2009(katsottu 19. toukokuuta 2010 )
18. Mehiläishoitaja68, "  Varroan käsittely muurahaishapolla  " , osoitteessa http://same-apiculture.colinweb.fr/ ,18. joulukuuta 2010(käytetty 17. elokuuta 2017 )
19. http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54627.htm
20. Gábor Laurenczy, Céline Fellay, Paul J.Dyson, Vedyn tuotanto muurahaishaposta. PCT Int. Appl. (2008), 36 s. KOODI: PIXXD2 WO 2008047312 A1 20080424 AN 2008: 502691
21. Céline Fellay, Paul J.Dyson, Gábor Laurenczy, elinkelpoinen vetyvarastointijärjestelmä, joka perustuu selektiiviseen muurahaishappohajoamiseen ruteniumikatalyytillä, Angew. Chem. Int. Toim. , 2008 , 47 , 3966–3970.
22. Ferenc Joó, Läpimurtoja vedyn varastoinnissa - muurahaishappo vedyn kestävänä varastointimateriaalina, ChemSusChem 2008 , 1 , 805–808.
23. PG Jessop, julkaisussa Handbook of Homogeneous Hydrogenation (Toim.: JG de Vries, CJ Elsevier), Wiley-VCH, Weinheim, Saksa, 2007 , s.  489–511 .
24. PG Jessop, F.Jóó, C.-C. Tai, viimeaikainen kehitys hiilidioksidin homogeenisessa hydrauksessa, Coord. Chem. Ilm. , 2004 , 248, 2425–2442.
25. Yhdysvaltain liittovaltion säännöstö: 21 CFR 186.1316, 21 CFR 172.515
26. "  Tuonti- ja vientikaupan indikaattori  " , tullin pääosastossa. Ilmoita NC8 = 29151100 (käytetty 7. elokuuta 2015 )
27. (en) Cécile Favre, Davide Fedele, Dmitry Semenov, Sergey Parfenov et ai. , "  Yksinkertaisen orgaanisen hapon ensimmäinen havainto planeettalevyllä  " , The Astrophysical Journal Letters ,16. heinäkuuta 2018( lue verkossa ).