Соли муравьиной. Соли муравьиной кислоты

Физические и термодинамические свойства

При нормальных условиях муравьиная кислота представляет собой бесцветную жидкость.

Получение

1. Как побочный продукт в производстве жидкофазным окислением .

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 гидроскид натрия; на второй стадии проводят обработку формиата натрия и вакуумную перегонку продукта.

Безопасность

Муравьиная кислота - самая опасная из жирных кислот! В отличие от неорганических кислот вроде серной, легко проникает через жировой слой кожи, промывание поражённого участка раствором соды необходимо произвести немедленно!

Муравьиная кислота при попадании даже небольшого её количества на кожу причиняет очень сильную боль, поражённый участок сначала белеет, как бы покрываясь инеем, потом становится похожим на воск, вокруг него появляется красная кайма. Через некоторое время боль спадает. Поражённые ткани превращаются в корку толщиной до нескольких миллиметров, заживление наступает лишь через несколько недель.

Пары даже от нескольких разлитых капель муравьиной кислоты могут вызвать сильное раздражение глаз и органов дыхания.

Химические свойства

: 1,772·10 -4 .

Муравьиная кислота кроме кислотных свойств проявляет также некоторые свойства , в частности, восстановительные. При этом она окисляется до углекислого газа. Например:

2KMnO 4 + 5HCOOH + 3H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5CO 2 + 8H 2 O

При нагревании с сильными водоотнимающимим средствами (H 2 SO 4 (конц.) или P 4 O 10) превращается в

В 1670 г. английский ботаник и зоолог Джон Рей (1627-1705) провёл необычный эксперимент. Он поместил в сосуд рыжих лесных муравьёв, налил воды, нагрел её до кипения и пропустил через сосуд струю горячего пара. Такой процесс химики называют перегонкой с паром и широко используют для выделения и очистки многих органических соединений. После конденсации пара Рей получил водный раствор нового химического соединения. Оно проявляло , поэтому и было названо муравьиной кислотой (современное наименование - метановая). Названия солей и эфиров метановой кислоты - формиатов - также связаны с муравьями (лат. formica - «муравей»).

Впоследствии энтомологи - специалисты по насекомым (от греч. «энтокон» - «насекомое» и «логос» - «учение», «слово») определили, что у самок и рабочих муравьёв в брюшках есть ядовитые железы, вырабатывающие кислоту. У лесного муравья её примерно 5 мг. Кислота служит насекомому оружием для зашиты и нападения. Вряд ли найдётся человек, который не испытал их укусов. Ощущение очень напоминает ожог крапивой, ведь муравьиная кислота содержится и в тончайших волосках этого растения. Вонзаясь в кожу, они обламываются, а их содержимое болезненно обжигает.

Муравьиная кислота есть также в пчелином яде, сосновой хвое, гусеницах шелкопряда, в небольших количествах она найдена в различных фруктах, в органах, тканях, выделениях животных и человека. В XIX в. муравьиную кислоту (в виде натриевой соли) получили искусственно действием оксида углерода(II) на влажную при повышенной температуре: NaOH + СО = HCOONa. И наоборот, под действием концентрированной муравьиная кислота распадается с выделением газа: НСООН = СО + Н 2 О. Эта реакция используется в лаборатории для получения чистого . При сильном нагревании натриевой соли муравьиной кислоты - формиата натрия - идёт совсем другая реакция: углеродные атомы двух молекул кислоты как бы сшиваются и образуется оксалат натрия - соль щавелевой кислоты: 2HCOONa = NaOOC-COONa + Н 2 .

Важное отличие муравьиной кислоты от других в том, что она, как двуликий Янус, обладает одновременно свойствами и кислоты, и : в её молекуле с одной «стороны» можно увидеть кислотную (карбоксильную) группу -СО-ОН, а с другой - тот же атом углерода, входящий в состав альдегидной группы Н-СО-. Поэтому муравьиная кислота восстанавливает серебро из его растворов - даёт реакцию «серебряного зеркала», которая характерна для альдегидов, но не свойственна кислотам. В случае муравьиной кислоты эта реакция, что тоже необычно, сопровождается выделением углекислого газа в результате окисления органической кислоты (муравьиной) до неорганической (угольной), которая неустойчива и распадается: НСООН + [O] = НО-СО-ОН = СО 2 + Н 2 O.

Муравьиная кислота - самая простая и при этом сильная карбоновая кислота, она в десять раз сильнее уксусной. Когда немецкий химик Юстус Либих впервые получил безводную муравьиную кислоту, оказалось, что это очень опасное соединение. При попадании на кожу оно не только жжёт, но и буквально растворяет её, оставляя трудно заживающие раны. Как вспоминал сотрудник Либиха Карл Фогт (1817-1895), у него на всю жизнь остался шрам на руке - результат «эксперимента», проведённого совместно с Либихом. И неудивительно - впоследствии обнаружилось, что безводная муравьиная кислота растворяет даже капрон, нейлон и прочие полимеры, которые не берут разбавленные растворы других кислот и щелочей.

Неожиданное применение муравьиная кислота нашла при изготовлении так называемых тяжёлых жидкостей - водных растворов, в которых не тонут даже камни. Такие жидкости нужны геологам для разделения минералов по плотности. Растворяя металлический в 90-процентном растворе муравьиной кислоты, получают формиат таллия НСООТl. Эта соль в твёрдом состоянии, может быть, и не рекордсмен по плотности, но её отличает исключительно высокая растворимость: в 100 г воды при комнатной температуре можно растворить 0,5 кг (!) формиата таллия. У насыщенного водного раствора плотность изменяется от 3,40 г/см 3 (при 20 о С) до 4,76 г/см 3 (при 90 о С). Еще большая плотность у раствора смеси формиата таллия и малоната таллия - соли малоновой кислоты CH 2 (COOTl) 2 .

При растворении этих (в пропорции 1:1 по массе) в минимальном количестве воды образуется жидкость с уникальной плотностью: 4,324 г/см 3 при 20 о С, а при 95 о С плотность раствора можно довести и до 5,0 г/см 3 . В таком растворе плавают барит (тяжёлый шпат), кварц, корунд, малахит и даже гранит!

Муравьиная кислота обладает сильными бактерицидными свойствами. Поэтому её водные растворы используют как пищевой консервант, а парами дезинфицируют тару для продовольственных товаров (в том числе винные бочки), уничтожают пчелиных клещей. Слабый водно-спиртовой раствор муравьиной кислоты (муравьиный спирт) применяют в медицине для растираний.

Муравьиная кислота (Е 236, метановая кислота) среди одноосновных кислот (насыщенных) стоит на первом месте. В нормальных условиях вещество представляет собой бесцветную жидкость. Химическая формула муравьиной кислоты НСООН.

Наряду со своими кислотными характеристиками, она проявляет и качества альдегидов. Это обусловлено строением вещества Е236.

В природе вещество обнаруживается в крапиве, хвое, фруктах, едких пчелиных и выделениях и у муравьев. Впервые муравьиная кислота была открыта и описана в 17 веке. Получило свое название вещество, потому что было найдено в муравьях.

Химические свойства вещества проявляются в зависимости от концентрации. В соответствии с классификацией ЕС, при количественном составе до 10% оновоздействует раздражающе, более 10% - разъедающе.

100%-ая муравьиная кислота (жидкая) при контакте с кожей провоцирует очень сильные ожоги. Попадание даже незначительного ее количества в такой концентрации на покров вызывает сильную боль. Пораженный участок начинает сначала белеть, как будто покрывается инеем, затем становится похож на воск. Вокруг обожженной области формируется красная кайма. Кислота способна быстро проникать сквозь жировой кожный слой, поэтому необходимо незамедлительно произвести промывание пораженной зоны.

Концентрированные пары вещества способны вызывать повреждения дыхательных путей и глаз. Случайно попав внутрь, даже в разбавленном виде, метановая кислота вызывает тяжелый гастроэнтерит некротического характера.

Организм быстро перерабатывает и выводит вещество. Однако вместе с этим, Е236 и формальдегиды, формирующиеся при провоцируют поражения в что приводит к слепоте.

Соли муравтьиной кислоты имеют название формиатов. Нагревание с концентрированной приводит к разложению Е236 на Н2О и СО, что применяется для образования окиси углерода.

В промышленных условиях получают муравьиную кислоту из и окиси углерода.

Вещества 100.7, замерзания - 8.25 градусов.

В комнатных условиях Е236 разлагается на и воду. Согласно опытным свидетельствам, по силе метановая кислота превосходит уксусную. Однако ввиду наличия способности первой к быстрому разложению, ее применяют в качестве растворителя крайне редко.

Считается, что Е236 является весьма гигроскопичным веществом. В ходе экспериментов было установлено, что получение безводного препарата при использовании дегидратирующих реагентов не представляется возможным.

Недопустим контакт муравьиной кислоты с влажным воздухом.

Е236 чистотой более 99% можно получить из водного раствора, применив двухступенчатую перегонку с использованием масляной кислоты. Первая перегонка позволяет устранить основную массу воды. Остаток будет содержать приблизительно 77%-ое вещество. Для его перегона применяют 3 - 6 кратное количество в форме азеотропной смеси.

В процессе вскрытия контейнера с Е236 необходимо соблюдать особую осторожность. При хранении муравьиной кислоты на протяжении продолжительного периода в емкости может сформироваться значительное давление.

Благодаря своим полезным свойствам муравьиная кислота сегодня представляет собой одно из наиболее востребованных химических веществ. Этот универсальный продукт применяется в различных отраслях производства.

Соли муравьиной кислоты, получаемые реакцией карбонадов, оксидов и гидроксидов металлов с кислотой носят название формиатов. Наиболее широкое применение получили формиаты калия, кальция и натрия.

Формиат калия

Калиевая соль муравьиной кислоты получается путем омыления формамида. В нашей стране разрешена для добавления в алкогольные напитки и продукты питания в качестве консерванта и заменителя соли. Обладает противомикробным воздействием в кислой среде, поэтому раньше использовалась при консервировании с использованием маринадов. Но в последнее время заменяется более безопасными веществами. Применяется также:

• в производстве косметических средств;
• как дубильное вещество в кожевенном производстве;
• как хладоноситель в холодильных установках;
• в виде антиморозной добавки в бетон;
• в составе буровых растворов.

Формиат кальция

Кальциевую соль получают путем воздействия муравьиной кислоты на кальций или его оксид. При работе с ним необходимо соблюдение соответствующих мер предосторожности, поскольку вещество относится к третьему классу опасности. В РФ разрешен к использованию вместо соли в диетических продуктах и как консервант для добавления в безалкогольные напитки в ограниченном количестве. Для производства косметических средств часто применяют специальные биодобавки на его основе. Кроме того, применяется:

• для дубления кожи;
• при покраске тканей;
• для печати цветных обоев;
• для скорейшего затвердевания строительных смесей.

Формиат натрия

Муравьинокислый натрий является побочным продуктом производства пентаэритрита. Используется в трех направлениях:

• в пищевой промышленности;
• в строительстве;
• в коммунальном хозяйстве.

Консервант Е237

Такое название принято для формиата натрия в международной системе классификации пищевых добавок. Использование в качестве консерванта обусловлено ярко выраженными антимикробными свойствами. Еще недавно эта пищевая добавка была распространена во всем мире, однако из-за негативного влияния на организм человека вследствие переизбытка употребления, она была запрещена во многих странах. В нашей стране установлены четкие правила по ограничению использования добавки Е237 в продукты питания. А для обеспечения безопасности работников промышленных предприятий им предписана специальная одежда, изолирующая поверхность тела и органы дыхания от контакта с веществом, относящимся к 4 класу опасности.

Противоморозная добавка

Для того чтобы бетонные смеси могли использоваться в зимнем строительстве, необходимо позаботиться о том, чтобы они не застывали на морозе. Формиат натрия замедляет процесс замерзания воды в составе раствора. Во избежание появления внутреннего напряжения, вызванного использованием антиморозной присадки, ее дозировка и способ применения подбирается в строгом соответствии с технологией.

Очистка дорог

В последние годы формиаты используются для удаления снежно-ледяного покрова с дорог. Обычная соль способствует коррозии и негативно влияет на окружающую среду. Формиат натрия обладает меньшей коррозивной активностью и дает надежную защиту от снега и льда без негативных эффектов. Его использование позволяет не только удалить наледь, но и препятствовать новому образованию ледяного покрова. Поэтому муниципальные службы все чаще используют его в качестве безвредного и эффективного антиобледенителя.

Муравьиная кислота эффективнее других средств позволяет удалять лед с взлетно-посадочных полос и проезжей части дорог без вреда для окружающей среды.

Природа как крупнейший производитель

Муравьи и медузы используют это вещество для собственной защиты и для добывания пищи. Многим неоднократно доводилось испытать его действие на собственном опыте, случайно прикоснувшись к листьям крапивы. Речь идет о муравьиной кислоте – едкой пахучей жидкости природного происхождения, которая привлекает внимание людей уже на протяжении нескольких столетий.

Впервые эта простейшая карбоновая кислота в чистом виде была выделена английским естествоиспытателем Джоном Рэем в 1671 году. Он поместил рыжих лесных муравьев в стеклянную колбу с водой, довел сосуд до кипения, и в полученном дистилляте обнаружил кислую жидкость, которую назвал муравьиной кислотой. Первый успешный лабораторный синтез этого вещества датируется 1855 годом. Его осуществил французский химик Марселен Бертло. Концерн BASF начал проявлять интерес к муравьиной кислоте в 20-х годах прошлого века и приступил к ее крупномасштабному производству в 1935 году – после того, как этот продукт стал пользоваться спросом во многих отраслях промышленности.

В настоящее время муравьиная кислота является широко востребованным химикатом. Д-р Татьяна Леви, менеджер по инновациям в подразделении BASF Intermediates, называет ее «поистине универсальным продуктом». Муравьиная кислота в течение нескольких десятилетий находит успешное применение в самых разных областях. Так, она используется при изготовлении кормов для животных (в качестве консерванта), в кожевенном и текстильном производстве, а также в качестве компонента буровых растворов при освоении нефтяных месторождений. «Кроме того, в тесном взаимодействии с заказчиками мы постоянно находим для муравьиной кислоты новые области применения», − добавляет д-р Леви.

Соли муравьиной кислоты

Формиаты, применяемые в качестве реагентов для удаления льда и снега зимой, стоят дороже, нежели соли и вещества, препятствующие скольжению (мелкий гравий или песок). Однако разница становится не столь значительной, если учесть все последующие затраты. Так, соль (хлорида натрия) нарушает водный режим и баланс питательных веществ в почве, а также приводит к коррозии конструктивных элементов зданий, дорожных покрытий и мостов. Эффективность агентов, предотвращающих скольжение, − весьма неоднозначна, поскольку они загрязняют городскую среду и требуют больших трудозатрат при уборке. Напротив, соли муравьиной кислоты экологичны и обладают малой коррозионной активностью; они надежно защищают дороги и тротуары от снега и льда (без нежелательных побочных эффектов). При этом отпадает необходимость в дополнительных расходах, связанных с пересадкой деревьев и кустарников, а также с ремонтом зданий.

Обработка территории аэропорта с использованием формиатов

Европейские аэропорты борются с обледенением с помощью химических средств. «Соли муравьиной кислоты уже в течение десяти с лишним лет используются для удаления льда с ВПП и рулежных дорожек аэропортов», − поясняет д-р Леви. Добавка этих солей, также известных как формиаты, приводит к тому, что при понижении температуры до 0 о С вода не замерзает. В зависимости от концентрации антиобледенителя точка замерзания может быть доведена до −50 о С, что значительно разнится с температурой окружающего воздуха. Соответственно, формиаты быстро удаляют тонкие наледи, эффективно препятствуют отложению снега и образованию нового льда на взлетно-посадочных полосах. При этом эти вещества не представляют опасности для окружающей среды. «Соли муравьиной кислоты вместе с талой водой могут попадать в стоки, но вред от них (по сравнению с другими антиобледенителями) может быть минимальным – из-за способности формиатов к биологическому разложению, в процессе которого расходуется очень небольшое количество кислорода», − подчеркивает Татьяна Леви.

Служба по уборке снега в аэропорту Цюриха использует формиаты с 2005 года. «Мы возлагаем очень большие надежды на надежные антиобледенители, не наносящие ущерба окружающей среде, − объясняет Ханс-Петер Молл, ответственный за техническое обслуживание летного поля в аэропорту Цюриха. – Необходимо, чтобы эти составы быстро вступали в реакцию с наледью на ВПП и рулевых дорожках, обладали длительным сроком службы, хорошо совмещались с другими материалами и оставались безвредными. Наш опыт показывает, что соли муравьиной кислоты превосходят любые другие антиобледенители по данным критериям».

Муниципальные службы проявляют растущий интерес к формиатам

Позитивный опыт аэропортов по использованию формиатов в качестве альтернативных антиобледенителей вызвал интерес у муниципальных органов. Снегоуборочные службы в странах Скандинавии, Швейцарии и Австрии применяют эти химикаты для удаления льда с проезжей части, велосипедных дорожек и тротуаров – там, где требуется повышенная осторожность (к примеру, на бульварах древесными посадками или в районах с исторической застройкой). В Базеле уже на протяжении многих лет аналогичным образом убирают остатки снега с искусственных покрытий спортивных арен. При этом вначале очистка производится механическим способом, а затем тонкий оставшийся слой снега растапливается с помощью формиатов. Благодаря их эффективному противообледенительному действию возможно быстро привести площадки в состояние, пригодное для спортивных состязаний. «Большое впечатление на нас произвела способность солей муравьиной кислоты к биологическому разложению при низких температурах. Таким образом, они не создают препятствий спортсменам в ходе соревнований. Кроме того, искусственные покрытия и спортивный инвентарь (мячи, ракетки, штанги, сетки) получают меньше повреждений и лучше сохраняются в течение зимнего периода в тех случаях, когда для удаления снега и льда используются формиаты», − резюмирует Эрик Хардман, ответственный за состояние спортивных объектов в Базеле.

Стоит отметить, что абсолютным лидером в области производства муравьиной кислоты являются именно животные и растения, которые совместно продуцируют большее количество данного вещества, нежели все вместе взятые предприятия химической отрасли.