Kwas mrówkowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Kwas mrówkowy
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
85% kwas mrówkowy
85% kwas mrówkowy
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny CH2O2
Inne wzory HCOOH
Masa molowa 46,03 g/mol
Wygląd bezbarwna ciecz o ostrym zapachu[3]
Identyfikacja
Numer CAS 64-18-6
PubChem 284[4]
DrugBank EXPT01461[5]
Podobne związki
Podobne związki aldehyd mrówkowy, alkohol metylowy, kwas octowy, kwas propionowy
Pochodne mrówczany
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

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].

Otrzymywanie[edytuj]

Kwas mrówkowy na skalę przemysłową otrzymuje się[18]:


Synteza z CO i NaOH

Najstarszą metodą przemysłową jest reakcja tlenku węgla z wodorotlenkiem sodu[18]. Proces ten prowadzi się w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu, np. 180 °C i 15–18 atm[18][19]:

NaOH + CO → HCOONa

Powstający w tym etapie mrówczan sodu krystalizuje i jest przeprowadzany w kwas mrówkowy poprzez zakwaszenie mieszaniny poreakcyjnej stężonym kwasem siarkowym[18]:

2HCOONa + H
2
SO
4
→ 2HCOOH + Na
2
SO
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 Sowieckim opracowano proces przebiegający pod ciśnieniem 8 atm[18].

CH
3
OH + CO → HCOOCH
3

W drugim etapie otrzymany ester poddaje się hydrolizie katalizowanej kwasami[18]:

HCOOCH
3
+ H
2
O ⇄ HCOOH + CH
3
OH

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[18]:

HCOOCH
3
+ NH
3
→ HCONH
2
+ CH
3
OH
2HCONH
2
+ H
2
SO
4
+ 2H
2
O → 2HCOOH + (NH
4
)
2
SO
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[18].

Inne metody

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

H
2
O + 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[18].

Zaproponowano też metodę syntezy polegającą na uwodornieniu dwutlenku węgla w obecności trietyloaminy i katalizatorów[18]:

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
3
OH + O
2
→ HCOOH + H
2
O

Właściwości[edytuj]

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

Ze względu na obecność atomu wodoru przy węglu karbonylowym (ugrupowanie aldehydowe), wykazuje własności redukujące (czym wyróżnia się spośród innych prostych kwasów karboksylowych). Z tej przyczyny kwas mrówkowy daje pozytywny wynik w próbie Tollensa i próbie Trommera, utleniając się do dwutlenku węgla:

HCOOH + Ag
2
O → CO
2
+ 2Ag + H
2
O
HCOOH + 2Cu(OH)
2
→ CO
2
+ Cu
2
O + 3H
2
O

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.

Zastosowania[edytuj]

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.

Zagrożenia[edytuj]

Przypisy[edytuj]

  1. a b Henri A. Favre, Warren H. Powell: 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-FP001. ISBN 9780854041824.
  2. a b Farmakopea Polska VI. Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne. Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2002, s. 1176. ISBN 8388157183.
  3. a b Podręczny słownik chemiczny. Romuald Hassa, Janusz Mrzigod, Janusz Nowakowski (redaktorzy). Wyd. I. Katowice: Videograf II, 2004, s. 212. ISBN 8371832400.
  4. Kwas mrówkowy – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  5. Kwas mrówkowy (EXPT01461) – informacje o substancji aktywnej (ang.). DrugBank.
  6. a b c d e f g Haynes 2016 ↓, s. 3-278.
  7. a b Farmakopea Polska X. Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne. Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2014, s. 4276. ISBN 9788363724474.
  8. a b c d Kwas mrówkowy (ang.) w bazie ChemIDplus. United States National Library of Medicine. [dostęp 2017-01-13].
  9. Haynes 2016 ↓, s. 5-175.
  10. a b c d e f Kwas mrówkowy. Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) dla Polski. [dostęp 2017-01-13].
  11. a b Haynes 2016 ↓, s. 6-73.
  12. a b c d Haynes 2016 ↓, s. 6-245.
  13. a b c Haynes 2016 ↓, s. 6-192.
  14. Haynes 2016 ↓, s. 9-63.
  15. a b Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji według Rozporządzenia (WE) nr 1272/2008, zał. VI, z uwzględnieniem Rozporządzeń ATP: Kwas mrówkowy w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2017-01-13].
  16. a b Haynes 2016 ↓, s. 16-24.
  17. Kwas mrówkowy (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2017-01-13].
  18. a b c d e f g h i j publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Werner Reutemann, Heinz Kieczka: Formic Acid. W: Ullmann's Encyclopedia of Chemical Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2005. DOI: 10.1002/14356007.a12_013. ISBN 9783527306732.
  19. mrówkowy kwas. W: Encyklopedia techniki. Chemia. Władysław Gajewski (red.). Wyd. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965. OCLC 33835352.

Bibliografia[edytuj]