Formiata acido

Formiata acido, ankaŭ konata kiel "metanoata acido"^[3], estas la plej simpla karboksilata acido^[4]. Ties kemia formulo estas HCOOH aŭ HCO₂H. Ĝi estas grava kiel peranto por kemiaj sintezoj kaj okazas nature, pli percepteble en la veneno de formikoj. Ĝia nomo originas el la latina vorto "formica" por formikoj, referencante al ties unuaj izoloj pere de distilado de amaso da formikoj. La eteroj, saloj kaj anjonoj derivitaj de la formiata acido estas referencataj kiel formiatoj.

Formiata acido
Alternativa(j) Nomo(j)
Metanoata acido, formikacido
Kemia formulo	HCOOH aŭ H2CO2
PubChem-kodo	284
ChemSpider kodo	278
CAS-numero-kodo	64-18-6
Karakterizaĵoj
Acideco (pKa)	3,77
Molmaso	46,03 g·mol−1
Aspekto	senkolora fumiganta likvaĵo
Odoro	forte akra, penetranta
Vaporpremo	35 mmHg (20 °C)
Denseco	1.22 g/mL
Fandopunkto	8.4 °C (47.1 ℉; 281.5 K)
Bolpunkto	100.8 °C (213.4 ℉; 373.9 K)
Solvebleco	tute solvebla en akvo
	miksebla kun etero, acetono etila acetato, glicerino metanolo, etanolo
	parte solvebla en benzeno tolueno, ksileno
Refrakta indico	1.3714 (20 °C)
Viskozeco	1.57 cP at 268 °C
Ekflama temperaturo	69 °C (156 ℉; 342 K)
Sekurecaj Indikoj
Riskoj	R1 R35
Sekureco	(S1/2) S23 S26 S45
Pridanĝeraj indikoj
Danĝero	C Koroda Xi Irita
GHS etikedigo de kemiaĵoj[1][2]
GHS Damaĝo-piktogramo
GHS Signalvorto	Damaĝo
GHS Deklaroj pri damaĝoj	H226, H290, H302, H314, H318, H331, H402
GHS Deklaroj pri antaŭgardoj	P210, P233, P240, P241, P242, P243, P260, P261, P270, P271, P273, P280, P301+312, P301+330+331, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310, P330, P363, P370+378, P403+233, P403+235, P405, P501
Escepte kiam indikitaj, datumoj estas prezentataj laŭ iliaj normaj kondiĉoj pri temperaturo kaj premo (25 °C kaj 100 kPa)

Proprecoj

Formiata acido^[5] estas senkolora likvaĵo havanta alte pikan penetrantan odoron en meditemperaturo. Ĝi estas miksebla kun akvo kaj la plejmulto el la polaraj solvantoj, kaj estas iomete solvebla en hidrokarbonidoj. En hidrokarbonidoj kaj en vaporfazo, ĝi konsistas je dimeroj^[6] kun duoblaj ligoj de hidrogeno anstataŭe de individuaj molekuloj. Pro ĝia inklino al formado de hidrogena ligo, gasa formiata acido ne obeas al la leĝo pri ideala gaso. Solida formiata acido konsista je efektive senfina reto da molekuloj de formiata acido plenaj je hidrogenaj ligoj. Ĉi-tiu relative komplika kombinaĵo ankaŭ estigas kune kun la akvo azeotropan miksaĵon kun malalta bolpunkto (22,4%) kaj la likva formiata acido facile inklinas al superglaciigo. En la naturo, ĝi troviĝas en la veneno de la formikoj kaj nature okazas en la atmosfero kiel primara fonto de la arbaraj emisioj.

Monda merkato

En 2009, la tutmonda produktado de formiata acido estis po 720 mil tunoj/jare, kie Eŭropo (ĉefe Germanio) kontribuas kun 350 mil tunoj, Azio (ĉefe Ĉinio) 370 mil tunoj, dum la produktado en aliaj kontinentoj ne estis supera al mil tunoj/jare. Ĝi estas komerce disponebla en solvaĵoj kun pluraj koncentriĝoj inter 85% kaj 99%. La plej grandaj produktantoj estis BASF, Kemira^[7], LC Industrial kaj Feicheng^[8]. En 2010, la prezo variis el €650 eŭroj/tuno en Orienta Eŭropo ĝis $1250 dolaroj/tuno en Usono.

Produktado

Kiam metanolo kaj karbona monooksido kombiniĝas en la ĉeesto de iu forta bazo, la acida derivaĵo metila formiato formiĝas, laŭ la jena kemia ekvacio:

CH₃OH + CO → HCO₂CH₃

Industrie, ĉi-reakcio okazas dum la likva fazo en altega premo. La kondiĉoj por tiutipaj reakcioj estas 80 °C kaj 40 atm da premo. La antaŭprodukto plej uzata estas la natria metoksido^[9]. La hidrolizo de la metila formiato^[10] produktas formiatan acidon:

HCO₂CH₃ + H₂O → HCO₂H + CH₃OH

La plej efika hidrolizo de la metila formiato postulas grandan eksceson da akvo. Kelkaj metodologioj agas pere, unue traktante la metilan formiaton kun amonio produktante formamidon^[11], kiu sekve hidroliziĝas per la sulfata acido.

HCO₂CH₃ + NH₃ → HC(O)NH₂ + CH₃OH

2 HC(O)NH₂ + 2H₂O + H₂SO₄ → 2HCO₂H + (NH₄)₂SO₄

La malavantaĝo de ĉi metodo estas la neceso je disponebleco de amonia sulfato kiel kromprodukto. Ĉi-problemo devigis kelkajn fabrikantojn al disvolviĝo de energiefikaj metodoj dum la separiĝo de la formiata acido el la granda eksceso da akvo uzita en la senpera hidrolizo. En unu el tiuj procezoj, uzitaj de BASF, la formiata acido estas forigita el la akvo pere de "likva-likva ekstraktado"^[12] kun organika bazo.

Amasa kvanto da formiata acido estas produktita kiel kromprodukto en la manufakturo de aliaj kemiaĵoj. Iam, la acetata acido estis larĝaskale produktita per oksidado de alkanoj, kies procezo kungeneris granda kvanto da formiata acido. La oksidiga metodologio por produktado de acetata acido dekliniĝis laŭ graveco, tiamaniere ke aliaj metodologioj pli modernaj estis malkovritaj kaj fariĝis pli gravaj.

La kataliza hidrogenizo de la CO₂ antaŭ longe estas esplorata. Ĉi-reakcio okazeblas homogene.

Formiata acido ankaŭ estigeblas pere de nekompleta kataliza oksidigo de la humida biomaso, en la procezo OxFA^[13]. Iu Keggin-tipa polioksometalato (H₅PV₂Mo₁₀O₄₀) estas uzata kiel homogena katalizilo al konvertiĝo de sukeroj, uzitaj paperoj aŭ cianobakterioj en formiatan acidon kaj CO₂ kiel sola kromprodukto. Rendimento da 53% el formiata acido estas atingebla.

Laboratoria metodo

En la laboratorio, la formiata acido estas akirebla pere de varmigo de okzalata acido kun glicerino kaj ekstraktante pere de vapordistilado. La glicerino agas kiel katalizilo, ĉar la reakcio okazas pere de iu antaŭanta glicerina okzalato. Se la reakcimiksaĵo estas varmigita al pli altaj temperaturoj, alilaj alkoholoj^[14] estas estigeblaj.

C₂O₄H₂ → CO₂H₂ + CO₂ ↑

Alia prezentinda metodo envolvas la reakcion inter la plumba formiato^[15] kaj la hidrogena sulfido, kondukante al formado de plumba sulfido^[16].

Pb(HCOO)₂ + H₂S → 2 HCOOH + PbS ↓

Biosintezo

Formiata acido okazas amase en la naturo laŭ la formo de ties konjuga bazo^[17][18] "formiato". Ĉi-anjono produktiĝas pere de reduktado kun karbona duoksido, katalizita de la enzimo formiata malhidrogenazo^[19]. Iu eksperimento por la formiata acido en fluidaj korpoj, kreita por determinigo de formiatoj post metanola venenado, baziĝas sur la reakcio de la formiato kun la bakteria formiata malhidrogenazo.

Uzoj

La ĉefa uzo de la formiata acido estas kiel nutrokonservanto kaj antibakteria agento en la porbestara manĝaĵo. En Eŭropo ĝi aplikiĝas en silaĵo, inklude de freŝa fojno, por stimulo je fermentado de la laktata acido kaj eviti la formadon de la buterata acido. Ĝi ankaŭ permesas ke la fermentado okazu rapide, kaj en malaltaj temperaturoj, ĝi malpliigas la perdon de la nutrovaloro. Formiata acido evitas kelkajn putrigajn procezojn kaj igas ke la nutraĵoj konservu pli longatempe ties nutrovaloron, kaj pro tio ĝi estas vaste uzata en vintro^[20] por konservado de la porbestara nutraĵo. En la industrio por kokinoj, ĝi estas kelkfoje aldonita al la birdonutraĵoj por mortigi la bakterion Escherichia coli. Uzoj kiel nutrokonservantoj por silaĵoj kaj aliaj bestaj nutraĵoj konstituas 30% de la globa konsumo, en 2009^[21].

Formiata acido estas amase uzata en la produktado de ledo, inklude de ledotanado (23% de la tutmonda konsumo, en 2009), tinkturoj kaj finprocezoj de teksaĵoindustrio (9% de la tutmonda konsumo, en 2009) dank'al ties acida naturo. La uzo kiel koagulanto en la produktado de kaŭĉuko konstituis 6% de la tutmonda konsumo, en 2009.

Formiata acido ankaŭ uzatas anstataŭe de mineralaj acidoj por pluraj purigaj produktoj, tiel kiel krustoforigiloj kaj domdetergantoj. Kelkaj formiataj esteroj estas artefaritaj gustigantoj kaj parfumoj. Abelbredistoj uzas formiatan acidon kiel akaromurdanto kontraŭ la trakea akarozo^[22] de la "Acarapis wood"^[23] kaj la "Varroa destructor"^[24]. La uzo de formiata acido kiel sparka ĉeloj ankaŭ estas nuntempe esplorataj^[25].

Vidu ankaŭ

• Formikumo