Муравьиная кислота

Шаблон:Вещество Муравьиная кислота (систематическое наименование: метановая кислота) — первый представитель в ряду насыщенных одноосновных карбоновых кислот. Зарегистрирована в качестве пищевой добавки под обозначением E236.

Формула: HCOOH

Физические и термодинамические свойства

При нормальных условиях муравьиная кислота представляет собой бесцветную жидкость. Растворима в ацетоне, бензоле, глицерине, толуоле. Смешивается с водой, диэтиловым эфиром, этанолом.

Свойства муравьиной кислоты
Давление паров	120 мм. рт. ст. (при 50 °C)
Стандартная энтальпия образования ΔH	−409,19 кДж/моль (ж) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G	−346 кДж/моль (ж) (при 298 К)
Стандартная энтропия образования S	128,95 Дж/моль·K (ж) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость C_p	98,74 Дж/моль·K (ж) (при 298 К)
Энтальпия плавления ΔH_пл	12,72 кДж/моль
Энтальпия кипения ΔH_кип	22,24 кДж/моль
Теплота сгорания -ΔH°₂₉₈ (конечные вещества CO₂, H₂O)	254,58 кДж/моль

Плотность водных растворов муравьиной кислоты при 20 °C
Массовое содержание HCOOH, %	1	2	4	6	8	10	12	14	16	18	22	26	30
ρ, г/см³	1,0020	1,0045	1,0094	1,0142	1,0197	1,0247	1,0297	1,0346	1,0394	1,0442	1,0538	1,0634	1,0730

Поверхностное натяжение муравьиной кислоты
Температура, °C	15	20	30
σ, Н/м	3,813Шаблон:E	3,758Шаблон:E	3,648Шаблон:E

Температура кипения при давлениях ниже атмосферного
Давление, кПа (мм. рт. ст.)	0,133(1)	0,667(5)	1,333(10)	2,666(20)	5,333(40)
T_кип, °C	−20,0 (кр.)	−5,0 (кр.)	+2,1 (кр.)	10,3	24,0
Давление, кПа (мм. рт. ст.)	7,999(60)	13,333(100)	26,66(200)	53,33(400)	101,32(760)
T_кип, °C	32,4	43,8	61,4	80,3	100,7

Интегральная теплота растворения при 25 °C
Число молей H₂O на 1 моль HCOOH	m, моль HCOOH на 1 кг H₂O	-ΔH_m, кДж/моль
1	55,51	0,83
2	27,75	0,87
3	18,50	0,79
4	13,88	0,71
5	11,10	0,67
6	9,25	0,62
8	6,94	0,58
10	5,55	0,56
15	3,70	0,55
20	2,78	0,55
30	1,85	0,56
40	1,39	0,57
50	1,11	0,60
75	0,740	0,65
100	0,555	0,66
∞	0,0000	0,71

Получение

Как побочный продукт в производстве уксусной кислоты жидкофазным окислением бутана.
Окисление метанола:
Получение муравьиной кислоты окислением метанола
Реакцией монооксида углерода с гидроксидом натрия:
NaOH + CO → HCOONa → (+H₂SO₄, −Na₂SO₄) HCOOH
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 гидроксид натрия; на второй стадии проводят обработку формиата натрия серной кислотой и вакуумную перегонку продукта.
Разложением глицериновых эфиров щавелевой кислоты. Для этого нагревают безводный глицерин со щавелевой кислотой, при этом отгоняется вода и образуются щавелевые эфиры. При дальнейшем нагревании эфиры разлагаются, выделяя углекислый газ, причём образуются муравьиные эфиры, которые после разложения водой дают муравьиную кислоту и глицерин.

Безопасность

70px

Опасность муравьиной кислоты зависит от концентрации. Согласно классификации Европейского союза, концентрация до 10 % обладает раздражающим эффектом, больше 10 % — разъедающим.

При контакте с кожей 100 %-ная жидкая муравьиная кислота вызывает сильные химические ожоги. Попадание даже небольшого её количества на кожу причиняет сильную боль, поражённый участок сначала белеет, как бы покрываясь инеем, потом становится похожим на воск, вокруг него появляется красная кайма. Кислота легко проникает через жировой слой кожи, поэтому промывание поражённого участка раствором соды необходимо произвести немедленно. Контакт с концентрированными парами муравьиной кислоты может привести к повреждению глаз и дыхательных путей. Случайное попадание внутрь даже разбавленных растворов вызывает явления тяжелого некротического гастроэнтерита.

Муравьиная кислота быстро перерабатывается и выводится организмом. Тем не менее, муравьиная кислота и формальдегид, образующиеся при отравлении метанолом, вызывают повреждение зрительного нерва и ведут к слепоте.

Химические свойства

Константа диссоциации: 1,772Шаблон:E.

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

2KMnO₄ + 5HCOOH + 3H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5CO₂↑ + 8H₂O

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H₂SO_{4 (конц.)} или P₄O₁₀) разлагается на воду и моноксид углерода:

HCOOH →(t) CO↑ + H₂O

Нахождение в природе

В природе муравьиная кислота обнаружена в хвое, крапиве, фруктах, едких выделениях пчел и муравьев. Муравьиная кислота впервые была выделена в 1671 году английским натуралистом Джоном Рэйем из рыжих лесных муравьёв^[1].

В больших количествах муравьиная кислота образуется в качестве побочного продукта при жидкофазном окислении бутана и легкой бензиновой фракции в производстве уксусной кислоты. Муравьиную кислоту получают также гидролизом формамида (~35 % от общего мирового производства); процесс состоит из нескольких стадий: карбонилирование метанола, взаимодействие метилформиата с безводным NH₃ и последующий гидролиз образовавшегося формамида 75%-ной H₂SO₄. Иногда используют прямой гидролиз метилформиата (реакцию проводят в избытке воды или в присутствии третичного амина), гидратацию СО в присутствии щелочи (кислоту выделяют из соли действием H₂SO₄), дегидрогенизацию СН₃ОН в паровой фазе в присутствии катализаторов, содержащих Cu, а также Zr, Zn, Cr, Mn, Mg и др. (метод не имеет промышленного значения).

Применение

В основном, муравьиную кислоту используют как консервирующий и антибактериальный агент при заготовке корма. Муравьиная кислота замедляет процессы гниения и распада, поэтому сено и силос, обработанные муравьиной кислотой, дольше сохраняются. Муравьиная кислота также используется в протравном крашении шерсти, для борьбы с паразитами в пчеловодстве, как растворитель в некоторых химических реакциях, как отбеливатель при дублении кожи и дрШаблон:Нет АИ.

В лабораториях используют разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты, либо пропуская муравьиную кислоту над оксидом фосфора P₂O₅, для получения монооксида углерода. Схема реакции:

HCOOH →(t, H₂SO₄) H₂O + CO↑