Metánsav

metánsav
Lewis és 3D képletek a metánsavhoz
Azonosítás
IUPAC név	Metánsav
Szinonimák	hangyasav -hidroxi-karbonsav
N o CAS	64-18-6
N o ECHA	100 000 527
N o EC	200-579-1
PubChem	284
N o E	E236
FEMA	2487
Mosolyok	C (= O) O PubChem , 3D nézet
InChI	InChI: 3D nézet InChI = 1 / CH2O2 / c2-1-3 / h1H, (H, 2,3) / f / h2H
Megjelenés	színtelen folyadék, füstös, csípős szag
Kémiai tulajdonságok
Brute formula	C H 2 O 2   [izomerek]
Moláris tömeg	46,0254 ± 0,0015  g / mol C 26,1%, H 4,38%, O 69,52%,
pKa	3,751 ( 25  ° C )
Dipoláris pillanat	1,425  ± 0,002  D
Molekuláris átmérő	0,381  nm
Fizikai tulajdonságok
T ° fúzió	8,3  ° C
T ° forráspontú	101  ° C
Oldékonyság	1000  g · l -1 (víz, 25  ° C ), keverhető az etanollal , az acetonnal és az éterrel
Oldhatósági paraméter δ	24,8  MPa 1/2 ( 25  ° C ); 21,4  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
Térfogat	1,22 25  ° C-on egyenlet: ρ=1,938/0.24225(1+(1-T/588)0,24435){\ displaystyle \ rho = 1.938 / 0.24225 ^ {(1+ (1-T / 588) ^ {0.24435})}} A folyadék sűrűsége kmol · m -3-ban és a hőmérséklet Kelvinben, 281,45 és 588 K között. Számított értékek: 1,21365 g · cm -3 25 ° C-on. 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 0.68714 577,78 304.63 13.54654 0.62349 588 314.85 8000 0,366821
Öngyulladási hőmérséklet	520  ° C
Lobbanáspont	69  ° C
Robbanási határok a levegőben	14 - 34  térfogatszázalék
Telített gőznyomás	42,6  Hgmm ( 25  ° C ) egyenlet: Pvs=exo(50,323+-5378.2T+(-4.203)×lnem(T)+(3.4697E-6.)×T2){\ displaystyle P_ {vs} = exp (50.323 + {\ frac {-5378.2} {T}} + (- 4.203) \ l-szer (T) + (3.4697E-6) \ -szer T ^ {2})} Pascál nyomás és hőmérséklet kelvinben, 281,45 és 588 K között. Számított értékek: 5686,57 Pa 25 ° C-on. 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 99,807.7 383,63 110,48 134,322,72 393,85 120.7 177,868,86 404.07 130.92 232 062,47 414,29 141.14 298 671,76 424.51 151,36 379,616,47 434.73 161.58 476,967,41 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 2 145 625,55 526,69 253,54 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 5 102 464,59 588 314.85 5,807,400
Dinamikus viszkozitás	1,57 × 10 -3  Pa s át 26  ° C-on
Kritikus pont	Olvadáspont: 306,85  ° C
Hármas pont	281,45 K ( 8,3  ° C ) 23,6  mbar
Termokémia
S 0 gáz, 1 bar	248,7  J mol −1  K −1
S 0 folyadék, 1 bar	131,8  J mol −1  K −1
Δ f H 0 gáz	−378,6  kJ mol −1
Δ f H 0 folyadék	−425,1  kJ mol −1
C o	45,7  J · mol -1 · K -1 (gőz) 99,0  J · mol -1 · K -1 (folyékony) egyenlet: VSP=(7.8060E4)+(71,540)×T{\ displaystyle C_ {P} = (7.8060E4) + (71.540) \ szorzó T} A folyadék hőkapacitása J · kmol -1 · K -1 és hőmérséklet Kelvinben, 281,45 és 380 K között. Számított értékek: 99,39 J · mol -1 · K -1 25 ° C-on. T (K) T (° C) C o (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ szorzat K}})} C o (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ szorzat 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 2,200 327 53.85 101,454 2,204 330 56.85 101 668 2,209 T (K) T (° C) C o (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ szorzat K}})} C o (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ szorzat 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 2 271 373 99.85 104,744 2 276 376 102,85 104,959 2,280 380 106,85 105,250 2 287 egyenlet: 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) \ T + szor (1.8791E-4) \ szor T ^ {2} + (- 1.9475E-7) \ szor T ^ {3} + (5.7613E-11) \ -szerese T ^ {4}} A gáz hőkapacitása J · mol -1 · K -1 -ben és a hőmérséklet Kelvinben, 50–1 500 K. Számított értékek: 45,956 J · mol -1 · K -1 25 ° C-on. T (K) T (° C) C o (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ szorzat K}})} C o (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ szorzat 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 o (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ szorzat K}})} C o (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ szorzat 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 , folyékony)
Elektronikus tulajdonságok
1 re ionizációs energia	11,33  ± 0,01  eV (gáz)
Optikai tulajdonságok
Törésmutató	nemD25{\ displaystyle {\ textit {n}} _ {D} ^ {25}} 1.3694
Óvintézkedések
SGH
Veszély H226, H302, H314, H331, H226  : Gyúlékony folyadék és gőz H302  : Lenyelve ártalmas H314  : Súlyos égési sérülést és szemkárosodást okoz H331  : Belélegezve mérgező
WHMIS
B3, E, B3  : Éghető folyékony lobbanáspont = 46,5  ° C zárt csésze (a módszerről nem számoltak be) E  : Maró anyag Veszélyes áruk szállítása: 8. osztály Kiszerelés 1,0% -on az összetevők nyilvántartási listája szerint
NFPA 704
2 3 0
Szállítás
-    1779    ENSZ-szám  : 1779  : FORMASAV
Belélegzés	A koncentrált gőzök maró hatásúak
Lenyelés	Mérgező, allergiás reakciókat okozhat. Feltételezett mutagén szer
Ökotoxikológia
DL 50	700  mg · kg -1 (egér, orális ) 145  mg · kg -1 (egerek, iv. ) 940  mg · kg -1 (egerek, ip )
LogP	-0,54
Szagküszöb	alacsony: 1,6  ppm magas: 340  ppm
Egység SI és STP hiányában.

A metánsav (más néven hangyasav ) a legegyszerűbb karbonsav . Kémiai képlete: C H 2 O 2 vagy HCOOH. A konjugált bázissal a metanoát ion (formiát), képlete HCOO - . Ez egy gyenge sav , amely színtelen, átható szagú folyadék formájában jön létre.

A természetben a Hymenoptera rend több rovarának , például a méheknek és a hangyáknak a mirigyében található meg , de az urticaceae család egyes növényeinek ( csalán ) leveleit alkotó szőrszálakon is . Triviális formikus neve a latin formica szóból származik, amely hangyát jelent, mert először hangyák lepárlásával izolálták .

Történelem

A XV -én  században, néhány alkimisták és természetbúvárok tisztában voltak azzal, hogy egyes hangyák , különösen a fajta Formica , ami egy gőz sav . Az első személy, aki leírta ennek az anyagnak az elkülönítését ( nagyszámú hangya tetem desztillációjával ), John Ray angol természettudós 1671-ben. Első szintézisét Gay-Lussac francia vegyész készítette l' hidrociánsavból . 1855-ben egy másik francia kémikus, Marcellin Berthelot kifejlesztette a szén-monoxid szintézisének módszerét , amely hasonló a ma használtakhoz. A hangyasav a hangyamérgek többségének összetételében van , amelyek permetezik vagy közvetlenül alkalmazzák más ízeltlábúak kutikulájának szúrására vagy a lehetséges ragadozók taszítására .

Kémia

Csökkentő tulajdonságok

Melegítjük kénsav , hangyasav bomlik vízben , és a szén-monoxid , úgy, hogy azt nagyon markáns redukáló tulajdonságai (csökkentése arany , ezüst , réz- sók , stb). Az intézkedés alapján a melegítés önmagában, bomlik körül 160  ° C-on a hidrogén és a szén-dioxid , ismét ami redukáló tulajdonsága.

Gyenge sav

Bár ionizáltabb, mint magasabb karbonsav-társa, gyenge sav , de ennek ellenére képes kiszorítani a salétromsavat sóiból. Ha hangyasavat adunk kálium-nitrát és brucin keverékéhez, az elegy azonnal pirosra vált. Nem ad savas anhidridet, és acil-halogenid ekvivalensként adja a foszgént, a COCl 2-t .

Gyártás

A kálium és a szén-monoxid lezárt csőben történő melegítésével Berthelot hangyasavat szintetizált: CO + KOH → H-CO 2 K, majd 7 atm nyomáson. és 170  ° C-on a kálium- formiát H-CO 2 K hidrolízise kénsavval  ; a csökkentett nyomáson végzett desztillációval kapott termék 80–85% hangyasavat tartalmaz.

Használ

A metánsavat a következő iparágakban használják: textíliák ( színezékek , bőrkezelés ), rovarölő szerek , lakkok , oldószerek , cserzés , galvanizálás, füstölők , emberi táplálék ( élelmiszer-adalék E236). Ezüst tükrökhöz és szemölcsök kezeléséhez is használják .

A méhészetben a varroa elleni védekezés kiegészítő eszközeként is használják . Vízkőtelenítő szerekben (WC-gél) is használják.

Biológiai nyomjelző

A metanol- mérgezés során az utóbbit először alkohol-dehidrogenáz , metanollá metabolizálják , egy nem-specifikus enzimet, amely jobban affinitja az etanollal , majd hangyasavvá a formaldehid-dehidrogenáz hatására . Az utolsó szakasz szén-dioxiddá történő átalakulásból áll , amely szakasz korlátozza az eliminációt. Mivel a metanál gyorsan átalakul, a formiát felhalmozódása jön létre, és ez okozza a toxicitást ( metabolikus acidózis ). A vizeletben lévő formiátumok mérésével kimutatható a metanol mérgezés.

A rostocki Leibniz Katalizációs Intézet kutatása kimutatta, hogy hidrogén tárolására használható üzemanyagcellák áramellátására .

Platina jelenlétében lehetséges a hangyasavat hidrogénné és szén-dioxiddá bontani .

CH 2 O 2 → H 2 + CO 2

2006-ban az EPFL (Svájc) kutatócsoportja bemutatta a hangyasav hidrogéntároló oldatként való alkalmazását . A homogén katalizátor-rendszer, alapuló vizes ruténium katalizátorok bomlik hangyasavat HCOOH be dihidrogén H 2 és a szén-dioxid- CO 2 . A dihidrogén így széles nyomástartományban ( 1–600  bar ) állítható elő, és a reakció során nem keletkezik szén-monoxid . Ez a katalitikus rendszer megoldja a hangyasav bomlásához szükséges katalizátorok problémáit (alacsony stabilitás, korlátozott élettartam, szén-monoxid képződése), és életképessé teszi ezt a hidrogén-tárolási módszert. Ennek a bomlásnak a melléktermékét, a szén-dioxidot lehet felhasználni második lépésként a hangyasav hidrogénezéssel történő ismételt előállításához. A CO 2 katalitikus hidrogénezését hosszan tanulmányozták, és hatékony módszereket dolgoztak ki.

A hangyasav szobahőmérsékleten és nyomáson 53  g · l -1 hidrogént tartalmaz , ami kétszerese a 350  bar nyomáson összenyomott hidrogén kapacitásának . A tiszta hangyasav gyúlékony folyadék , amelynek lobbanáspontja + 69  ° C , amely magasabb, mint a benzin ( −40  ° C ) vagy az etanol (+ 13  ° C ). 85% -tól hígítva már nem gyúlékony. A hígított hangyasav még az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) élelmiszer-adalékanyagainak listáján is szerepel.

Kereskedelmi

A francia szokások szerint Franciaország a hangyasav nettó importőre. Az importált tonnánkénti átlagár 600 euró volt.

Észlelés a Naprendszeren kívül

2018-ban hangyasav mutattuk ki ALMA rádió teleszkóp a protoplanetáris korong a csillag TW Hydrae .

Megjegyzések és hivatkozások

1. FORMIC ACID, a Vegyi Anyagok Biztonságáról Nemzetközi Program biztonsági adatlapja (i) , konzultálva 2009. május 9-én
2. (en) "  Metanoic acid  " , a ChemIDplus- on , hozzáférés: 2009. február 8.
3. (in) David R. LiDE, Handbook of Chemistry and Physics , CRC,2008. június 16, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  142006679X és 978-1420066791 ) , p.  9-50
4. (en) Yitzhak Marcus, Az oldószerek tulajdonságai , vol.  4, Anglia, John Wiley & Sons Ltd,1999, 239  o. ( ISBN  0-471-98369-1 )
5. számított molekulatömege a „  atomsúlya a Elements 2007  ” on www.chem.qmul.ac.uk .
6. (a) James E. Mark, fizikai tulajdonságai: Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  p. ( ISBN  0387690026 , online olvasás ) , p.  294
7. (en) Robert H. Perry és Donald W. Green , Perry vegyészmérnökök kézikönyve , USA, McGraw-Hill,1997, 7 -én  ed. , 2400  p. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , p.  2-50
8. "  Különböző gázok tulajdonságai  ", a flexwareinc.com címen (hozzáférés : 2010. április 12. )
9. (a) Carl L. yaws, Handbook of Termodinamikai diagramok , Vol.  1., 2. és 3., Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996( ISBN  0-88415-857-8 , 978-0-88415-858-5 és 978-0-88415-859-2 )
10. (in) David R. LiDE , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,2002. június 18, 83 th  ed. , 2664  p. ( ISBN  0849304830 , online előadás ) , p.  5-89
11. (in) David R. LiDE, Handbook of Chemistry and Physics , CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , p.  10-205
12. Sigma-Aldrich által közzétett, 2020. szeptember 5-én megtekintett biztonsági adatlap
13. "  Hangyasav  " a vegyi termékek adatbázisában Reptox of the CSST (quebeci munkavédelemért felelős szervezet), hozzáférés: 2009. április 24.
14. "  Hangyasav  " a hazmap.nlm.nih.gov címen (hozzáférés : 2009. november 14. )
15. http://www.myrmecofourmis.fr/Jets-d-acide-formique-par-des-fourmis
16. "  Figyelje ezeknek a hangyáknak a buborékokat!"  » [Videó] , a YouTube-on (hozzáférés : 2020. szeptember 12. ) .
17. Codex Alimentarius, „  Az élelmiszer-adalékanyagok osztálynevei és nemzetközi számozási rendszere  ” , a http://www.codexalimentarius.net címen ,2009(megtekintés : 2010. május 19. )
18. Beekeeper68, "  Varroa kezelése hangyasavval  " , http://same-apiculture.colinweb.fr/ ,2010. december 18(megtekintve 2017. augusztus 17. )
19. http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54627.htm
20. Laurenczy Gábor, Céline Fellay, Paul J. Dyson, Hidrogéntermelés hangyasavból. PCT Int. Appl. (2008), 36 oldal. KÓD: PIXXD2 WO 2008047312 A1 20080424 AN 2008: 502691
21. Céline Fellay, Paul J. Dyson, Laurenczy Gábor, életképes hidrogéntároló rendszer szelektív hangyasavbontáson alapuló rutén-katalizátorral, Angew. Chem. Int. Ed. , 2008 , 47 , 3966–3970.
22. Joó Ferenc, felfedezései a hidrogén tárolása - hangyasavat fenntartható Storage Anyaga Hidrogén, ChemSusChem 2008 , 1 , 805-808.
23. PG Jessop, a Homogén hidrogénezés kézikönyve (szerk.: JG de Vries, CJ Elsevier), Wiley-VCH, Weinheim, Németország, 2007 , p.  489–511 .
24. PG Jessop, F. Joó, C.-C. Tai, A széndioxid homogén hidrogénezésének legújabb eredményei, Coord. Chem. Fordulat. , 2004 , 248, 2425–2442.
25. Amerikai Szövetségi Szabályzat: 21 CFR 186.1316, 21 CFR 172.515
26. "  Az import / export kereskedelem mutatója  " , a Vámigazgatóságon. Adja meg NC8 = 29151100 (hozzáférés : 2015. augusztus 7. )
27. (en) Cécile Favre, Davide Fedele, Dmitry Semenov, Sergey Parfenov et al. , „  A legegyszerűbb szerves sav első kimutatása protoplanetáris lemezen  ” , The Astrophysical Journal Letters ,2018. július 16( online olvasás ).