Մրջնաթթու

Մրջնաթթու (միջազգային անվանումը՝ մեթանաթթու), սահմանային թթուների հոմոլոգիական շարքի առաջին անդամն է, պարզագույն միահիմն կարբոնաթթու։ Գրանցված է որպես սննդամթերքի հավելում՝ E236 նշանակությամբ։

Բանաձևը՝ $HCOOH$։

Անվանում

Մրջնաթթուն իր անունը ստացել է այն պատճառով, որ առաջին անգամ հայտնաբերվել է մրջյուններում (17-րդ դարում), օրինակ Formica rufa կարմիր անտառային մրջյունի գեղձի արտաթորանքում։ Մրջնաթթուն պարունակվում է մրջյունների խայթիչ արտաթորանքներում, եղինծում և եղևնու փշատերևում։ Այստեղից էլ առաջացել է նրա Կաղապար:Lang-lat անվանումը, դրա համար էլ մրջնաթթվի աղերն անվանում են ֆորմիատներ։

Ֆիզիկական հատկություններ

Սուր հոտով, անգույն հեղուկ է, խտությունը՝ 1212,6 կգ/մ³, հալման ջերմաստիճանը՝ 8,25 °C, եռմանը՝ 100,7 °C։ Անսահմանափակ քանակով լուծվում է ջրում և սպիրտում։ Ջրի հետ առաջացնում է ազեոտրոպ խառնուրդ (77,4% մրջնաթթու, եռման ջերմաստիճանը՝ 107,2 °C)։ Ամենաուժեղ ճարպաթթուն է, մաշկի վրա առաջացնում է այրվածք։ Ունի կարբոնաթթուներին բնորոշ քիմիական հատկություններ։ Մրջնաթթվի աղերը և էսթերները կոչվում են ֆորմիատներ։ Վերականգնիչ է, տալիս է «արծաթահայելու» ռեակցիան։

Մրջնաթթվի հատկությունները

Գոլորշի ճնշումը	120 մմ ս. ս. (50 °C-ում)
Էնթալպիայի ձևավորում ΔH	−409,19 կՋ/մոլ (հեղ.) (298 К-ում)
Գիբբսի ստանդարդ էներգիայի ձևավորումը G	−346 կՋ/մոլ (հեղ.) (298 К-ում)
Նորմալ Էնտրոպիայի ձևավորումը S	128,95 Ջ/մոլ·K (հեղ.) (298 К-ում)
Ստանդարտ մոլային ջերմունակություն Cp	98,74 Ջ/մոլ·K (հեղ) (298 К-ում)
Հալման էնթալպիա ΔHհալ	12,72 կՋ/մոլ
եռման էնթալպիա ΔHեռ	22,24 կՋ/մոլ
Այրման ջերմություն -ΔH°298 (վերջանյութ CO2, H2O)	254,58 կՋ/մոլ

Մրջնաթթվի խտությունը ջրային լուծույթներում 20 °C ջերմաստիճանում

ω(H2CO2)	1	2	4	6	8	10	12	14	16	18	22	26	30
ρ, գ/սմ³	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

Մրջնաթթվի մակերևութային լարվածությունը

15	20	30
σ, Ն/մ	3,813Կաղապար:E	3,758Կաղապար:E	3,648Կաղապար:E

Եռման ջերմաստիճանը ցածր մթնոլորտային ճնշման դեպքում

Ճնշում, կՊա (մմ ս. ս.)	0,133(1)	0,667(5)	1,333(10)	2,666(20)	5,333(40)
Tкип, °C	−20,0	−5,0	+2,1	10,3	24,0
Ճնշումը, կՊա (մմ ս. ս.)	7,999(60)	13,333(100)	26,66(200)	53,33(400)	101,32(760)
Tкип, °C	32,4	43,8	61,4	80,3	100,7

Մրջնաթթու

Լուծույթների ինտեգրալ ջերմությունը 25 °C-ում

Մոլայի թիվ H2O 1 մոլ HCOOH	m, մոլ HCOOH 1 կգ-ում H2O	-ΔHm, կՋ/մոլ
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

Ստացում

Արդյունաբերության մեջ մրջնաթթուն ստացվում է բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում ածխածնի (II) օքսիդի ու կալիումի հիդրօքսիդի փոխազդեցությամբ։ Ստանում են նաև մեթանի կատալիտիկ օքսիդացմամբ, Н₂0 + С0 սինթեզով և հիմնականում NaOH-ի և CO-ի փոխազդեցությամբ (120- 150°С, 6-8 մթն, առաջանում է նատրիումի ֆորմիատ, որից մրջնաթթու անջատվում են ծծմբական թթվով).

$\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{⟶}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{K}$ կալիումի ֆորմիատ

• Կալիումի ֆորմիատից ազատ թթուն դուրս է մղվում ավելի ուժեղ հանքային թթվով.

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{K}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

• Մեթանի կատալիտիկ օքսիդացումով.

Մրջնաթթվի ստացումը մեթանի կատալիտիկ օքսիդացումով

Քիմիական հատկություններ

Ի տարբերություն մյուս կարբոնաթթուների, միջին ուժեղության թթու է, որը պայմանավորված է կարբօքսիլային խմբին միացած ջրածնի ատոմի փոքր էլեկտրադրական ինդուկցիայով։ Մրջնաթթուն մտնում է կարբոնաթթուներին բնորոշ ռեակցիաների մեջ, միաժամանակ օժտված է որոշ յուրահատկություններով, որոնք պայմանավորված են ածխաջրածնային ռադիկալի բացակայությամբ։ Մրջնաթթուն հեշտությամբ օքսիդանում է առաջացնելով ածխաթթու գազ և ջուր.

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Սննդարդյունաբերության մեջ մրջնաթթվի այդ հատկությունը օգտագործում են նիկել կատալիզատորի ստացման համար, որը, մասնավորապես կիրառվում է ճարպերի հիդրոգենման ժամանակ.

$\mathrm{(}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{N}\mathrm{i}\mathrm{⟶}\mathrm{N}\mathrm{i}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Սուլեմայի լուծույթը տաքացնելիս, որը թթվեցրած է մրջնաթթվի լուծույթով, սկզբում սուլեման վերականգնվելով վերածվում է կալոմելի, ապա մետաղական սնդիկի՝

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$ $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Մրջնաթթվի սնդիկային աղերը տաքացնելիս սնդիկը վերականգնվում է մինչև ազատ մետաղ, իսկ ածխածնի կեսը օքսիդանալով առաջացնում է ածխաթթու գազ՝

$\mathrm{(}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{⟶}\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Խիտ ծծմբական թթվով ազդելիս մրջնաթթուն քայքայվում է ածխածնի մոնօքսիդի և ջրի՝

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Կիրառություն

Սննդարդյունաբերության մեջ մրջնաթթվի այդ հատկությունը օգտագործում են նիկել կատալիզատորի ստացման համար, որը, մասնավորապես կիրառվում է ճարպերի հիդրոգենման ժամանակ։

Մրջնաթթու կիրառվում է օրգանական սինթեզում, արծնիչային ներկման, կաշվի վերամշակման, մրգահյութերի պահածոյացման, սարքավորումների ախտահանման համար։

Գրականություն

• Օրգանական քիմիայի դասընթաց, Բ. Ա. Պավլով, Ա. Պ. Տերենտև
• Ameisensäure, Formiate, Diglykol-bis–chlorformiat. VCH, Weinh, ISBN 3-527-28529-6.
• Ausgewählte C-H-O Radikale. Ameisensäure. Essigsäure. Oxalsäure (Gmelin Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry - 8th edition ELEM C TL C LFG 4). Springer Verlag, ISBN 3-540-93283-6.
• Gundula Jänsch-Kaiser und Dieter Behrens։ Ameisensäure und Erdalkalihydroxide. DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., ISBN 3-926959-00-2.

Արտաքին հղումներ

• Carbon monoxide as reagent in the formylation of aromatic compounds Կաղապար:Webarchive.
• International Chemical Safety Card 0485.
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards.
• ChemSub Online (Formic acid).
• Formic Acid Use in Beekeeping: Handbook and Manual of Treatments.