Mieresuur

Mieresuur of metanoësuur is 'n karboksielsuur met formule HCO₂H en is die eenvoudigste karboksielsuur. Dit is 'n belangrike intermediêre in chemiese sintese en kom natuurlik voor, veral in sommige miere. Die Englse naame vir mieresuur is "formic acid" en die woord "formic" kom van die Latynse woord vir mier, formica, wat verwys na die vroeë isolasie daarvan deur die distillasie van mierliggame. Esters, soute en die anioon afkomstig van mieresuur word formiate genoem. Industrieel word mieresuur uit metanol vervaardig.

**Eienskappe**
Algemeen
Naam	Mieresuur
Sistematiese naam	Metanoësuur
Ander name	Koolstofsuur; Formielsuur; Waterstofkarboksielsuur; Hidroksie(okso)metaan; Metakoolstofsuur; Oksokarbinensuur; Oksometanol
Struktuurformule van Mieresuur
Chemiese formule	CH₂O₂
Molêre massa	46,025 g•mol^-1
CAS-nommer	64-18-6
Voorkoms	Kleurlose vloeistof
Reuk	Skerp, deurdringend
Fasegedrag
Smeltpunt	8,4 °C
Kookpunt	100,8 °C
Digtheid	1,220 g•ml^-1
Oplosbaarheid	mengbaar
Viskositeit	1,57 cP (268 °C)
Brekingsindeks	1,3714 n_D (20 °C)
Termodinamies
Δ_fH^ɵ	−425,0 kJ•mol^-1
Δ_cH^ɵ	−254,6 kJ•mol^-1
Henry se konstante	5,3x10³ [M/atm] ^[1]
Warmtekapasiteit	145,0 J•K^-1•mol^-1
Suur-basis eienskappe
pKa	3,745 (20 °C)
Veiligheid
Flitspunt	69 °C
Selfontbrandingspunt	601 °C
LD₅₀	700 mg•kg^-1 (muis, mondeling)
LC₅₀	3246 dpm (muis, mondeling)
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.

Portaal Chemie

Eienskappe

Sikliese dimeer van mieresuur; groen stippellyne verteenwoordig waterstofbindings

Miersuur is 'n kleurlose vloeistof wat by kamertemperatuur 'n skerp, deurdringende reuk het wat vergelykbaar is met die verwante asynsuur.^[2] Dit is mengbaar met water en die meeste polêre organiese oplosmiddels, en is ietwat oplosbaar in koolwaterstowwe. In koolwaterstowwe en in die dampfase bestaan dit uit waterstofgebonde dimere eerder as individuele molekules.^[3]^[4] As gevolg van sy neiging tot waterstofbinding, gehoorsaam gasvormige mieresuur nie die idealegaswet nie.^[4]

As 'n vastestof kan mieresuur in een van twee polimorfe^{[Nota 1]} bestaan wat uit 'n effektief eindelose netwerk van waterstofgebonde mieresuurmolekules bestaan. Saam met water vorm miersuur 'n aseotroop (22,4%) wat 'n hoe kookpunt het. Vloeibare mieresuur is geneig om superverkoeling^{[Nota 2]} te ondergaan.

Natuurlike voorkoms

In die natuur word mieresuur in die meeste miere en in angellose bye van die genus Oxytrigona aangetref.^[5]^[6] Die houtmiere van die genus Formica kan mieresuur op hul prooi spuit of dit gebruik om die nes te verdedig. Die bokmotruspe (Cerura vinula) sal dit ook spuit wanneer dit deur roofdiere bedreig word. Dit word ook gevind in die brandnetel (Urtica dioica).^[7] Miersuur is ook 'n komponent van die atmosfeer wat natuurlik voorkom, hoofsaaklik as gevolg van woudvrystellings.^[8]

Houtmier

Bokmot

Brandnetel

Geskiedenis

Reeds in die 15de eeu was sommige alchemiste en natuurkundiges daarvan bewus dat mierheuwels 'n suur damp afgee. Die eerste persoon wat die isolasie van hierdie stof beskryf het (deur die distillasie van groot getalle miere) was die Engelse natuurkundige John Ray, in 1671.^[9]^[10] Miere skei die mieresuur af vir aanval- en verdedigingsdoeleindes. Miersuur is vir die eerste keer deur die Franse chemikus Joseph Gay-Lussac uit waterstofsianied gesintetiseer. In 1855 het 'n ander Franse chemikus, Marcellin Berthelot, 'n sintese vanuit koolstofmonoksied ontwikkel soortgelyk aan die proses wat vandag gebruik word.

Produksie

In 2009 was die wêreldwye kapasiteit vir die vervaardiging van mieresuur 720 duisend ton.^[11]

Van metielformaat en formamied

Wanneer metanol en koolstofmonoksied in die teenwoordigheid van 'n sterk basis gekombineer word, is die resultaat metielformiaat, volgens die chemiese vergelyking:^[3]

{\ce {CH3OH + CO -> HCO2CH3}}

In die industrie word hierdie reaksie in die vloeistoffase teen verhoogde druk uitgevoer. Tipiese reaksietoestande is 80 °C en 40 atm. Die basis wat die meeste gebruik word is natriummetoksied. Hidrolise van die metielformiaat produseer mieresuur:

{\ce {HCO2CH3 + H2O -> HCOOH + CH3OH}}

Doeltreffende hidrolise van metielformiaat vereis 'n groot oormaat water. Sommige roetes gaan indirek voort deur eers die metielformiaat met ammoniak (NH₃) te behandel om formamied te gee, wat dan met swaelsuur gehidroliseer word:

{\ce {HCO2CH3 + NH3 -> HC(O)NH2 + CH3OH}}

{\ce {2 HC(O)NH2 + 2H2O + H2SO4 -> 2HCO2H + (NH4)2SO4}}

'n Nadeel van hierdie benadering is die behoefte om van die ammoniumsulfaat ((NH₄)₂SO₄) neweproduk ontslae te raak.

Ander metodes

Op een tyd is asynsuur op groot skaal geproduseer deur oksidasie van alkane deur 'n proses wat ook beduidende mieresuur genereer.^[3]
Miersuur kan geproduseer word deur hidrogenering van koolstofdioksied.^[12]^[13]
Miersuur kan ook verkry word deur waterige katalitiese gedeeltelike oksidasie van biomassa.^[14]^[15]
In die laboratorium kan mieresuur verkry word deur oksaalsuur in gliserol te verhit en deur stoomdistillasie te onttrek.^[16]
By miere is mieresuur afkomstig van serien^{[Nota 3]} deur 'n 5,10-metenieltetrahidrofolaat-tussenproduk.^[17]

Reaksies

Miersuur deel die meeste van die chemiese eienskappe van ander karboksielsure. As gevolg van sy hoë suurheid vorm oplossings in alkohole spontaan esters. Miersuur deel sommige van die reduksioneerende eienskappe van aldehiede, wat oplossings van metaaloksiede tot hul onderskeie metaal reduseer.^[18]

Ontbinding

Hitte en sure veroorsaak dat mieresuur tot koolstofmonoksied (CO) en water ontbind (dehidrasie). Behandeling van mieresuur met swaelsuur is 'n gerieflike laboratoriumbron van koolstofmonoksied.^[19]^[20] In die teenwoordigheid van platinum ontbind dit met 'n vrystelling van waterstof en koolstofdioksied:

{\ce {HCO2H -> H2 + CO2}}

Om hierdie rede is mieresuur as 'n manier van waterstofberging ondersoek.^[21]

Addissie met alkene

Miersuur is uniek onder die karboksielsure in sy vermoë om deel te neem aan addisiereaksies met alkene. Mieresure en alkene reageer geredelik om formiaatesters te vorm. In die teenwoordigheid van sekere sure, insluitend swaelsuur en fluoresuur, vind 'n variant van die Koch-reaksie egter plaas, en mieresuur ondergaan addissie met die alkeen om 'n groter karboksielsuur te produseer.^[22]

Gevare

Die vloeistof is brandbaar. Die suiwer vloeistof is erg irriterend en veroorsaak brandwonde op die menslike vel en skade aan die oë. Dit word opgeneem deur die spysverteringstelsel, longe en intakte vel en word omgesit in CO₂ (koolstofdioksied) en water.^[23]

Gebruike

Dit word veral gebruik om tekstiele te verf en leer te looi. Miersuur is lank beskou as 'n chemiese verbinding van slegs geringe belang in die chemiese industrie. In die laat 1960's het aansienlike hoeveelhede egter beskikbaar geword as 'n neweproduk van asynsuurproduksie. Dit vind toenemende gebruik as 'n preserveermiddel en antibakteriese middel in veevoer.

Kyk ook

Lys van sure en basisse

Aantekeninge

↑ In materiaalwetenskap beskryf polimorfisme die bestaan van 'n soliede materiaal in meer as een vorm of kristalstruktuur.
↑ Superverkoeling is die proses om die temperatuur van 'n vloeistof of 'n gas tot onder sy vriespunt te verlaag sonder dat dit 'n vaste stof word.
↑ Serine is 'n α-aminosuur wat gebruik word in die sintese van proteïene.

Verwysings

↑ "R. Sander Henry's law constants (average)" (PDF) (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 24 Januarie 2016. Besoek op 18 Maart 2022.
↑ "OSHA Occupational Chemical Database – Occupational Safety and Health Administration". osha.gov (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 29 April 2021. Besoek op 18 Maart 2022.
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 Reutemann, Werner; Kieczka, Heinz (2000). "Formic Acid". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (in Engels). doi:10.1002/14356007.a12_013. ISBN 978-3-527-30673-2.
↑ ^4,0 ^4,1 Roman M. Balabin (2009). "Polar (Acyclic) Isomer of Formic Acid Dimer: Gas-Phase Raman Spectroscopy Study and Thermodynamic Parameters". The Journal of Physical Chemistry A (in Engels). 113 (17): 4910–8. Bibcode:2009JPCA..113.4910B. doi:10.1021/jp9002643. PMID 19344174.
↑ Hoffman, Donald R (2010). "Ant venoms". Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology (in Engels). 10 (4): 342–6. doi:10.1097/ACI.0b013e328339f325. PMID 20445444. S2CID 4999650.
↑ Roubik, DW; Smith, BH; Carlson, RG (1987). "Formic acid in caustic cephalic secretions of stingless bee, Oxytrigona (Hymenoptera: Apidae)". J Chem Ecol (in Engels). 13 (5): 1079–86. doi:10.1007/BF01020539. PMID 24302133. S2CID 30511107.
↑ Otles, S; Yalcin, B (2012). "Phenolic compounds analysis of root, stalk, and leaves of nettle". ScientificWorldJournal (in Engels). 2012: 564367. doi:10.1100/2012/564367. PMC 3349212. PMID 22593694.
↑ Sanhueza, Eugenio; Andreae, Meinrat O (1991). "Emission of formic and acetic acids from tropical Savanna soils". Geophysical Research Letters (in Engels). 18 (9): 1707–10. Bibcode:1991GeoRL..18.1707S. doi:10.1029/91GL01565.
↑ Wray, J (1670). "Extract of a Letter, Written by Mr John Wray to the Publisher January 13. 1670. Concerning Some Un-Common Observations and Experiments Made with an Acid Juyce to be Found in Ants". Philosophical Transactions of the Royal Society of London (in Engels). 5 (57–68): 2063–2066. Bibcode:1670RSPT....5.2063W. doi:10.1098/rstl.1670.0052.
↑ Johnson, W. B. (1803). History of the process and present state of animal chemistry.
↑ S. N. Bizzari; M. Blagoev (Junie 2010). "CEH Marketing Research Report: FORMIC ACID". Chemical Economics Handbook (in Engels). SRI consulting. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 14 September 2011.
↑ P. G. Jessop (2007). J. G. de Vries, C. J. Elsevier (red.). Handbook of Homogeneous Hydrogenation (in Engels). Weinheim, Germany: Wiley-VCH. pp. 489–511.
↑ Jessop, Philip G; Joó, Ferenc; Tai, Chih-Cheng (2004). "Recent advances in the homogeneous hydrogenation of carbon dioxide". Coordination Chemistry Reviews (in Engels). 248 (21–24): 2425. doi:10.1016/j.ccr.2004.05.019.
↑ Wölfel, Rene; Taccardi, Nicola; Bösmann, Andreas; Wasserscheid, Peter (2011). "Selective catalytic conversion of biobased carbohydrates to formic acid using molecular oxygen". Green Chemistry (in Engels). 13 (10): 2759. doi:10.1039/C1GC15434F. S2CID 97572039.
↑ Albert, Jakob; Wölfel, Rene; Bösmann, Andreas; Wasserscheid, Peter (2012). "Selective oxidation of complex, water-insoluble biomass to formic acid using additives as reaction accelerators". Energy & Environmental Science (in Engels). 5 (7): 7956. doi:10.1039/C2EE21428H. S2CID 93224286.
↑ Chattaway, Frederick Daniel (1914). "XX.—Interaction of glycerol and oxalic acid". Journal of the Chemical Society, Transactions (in Engels). 105: 151–6. doi:10.1039/CT9140500151. hdl:2027/mdp.39015067135775.
↑ Hefetz, Abraham; Blum, Murray (1 November 1978). "Biosynthesis of formic acid by the poison glands of formicine ants". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects (in Engels). 543 (4): 484–496. doi:10.1016/0304-4165(78)90303-3. PMID 718985.
↑ Ozawa, Naoto; Okubo, Tatsuo; Matsuda, Jun; Sakai, Tatsuo (Oktober 2016). "Observation and analysis of metal oxide reduction by formic acid for soldering". 2016 11th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT) (in Engels): 148–151. doi:10.1109/IMPACT.2016.7799990. ISBN 978-1-5090-4769-7. S2CID 32545113.
↑ Koch, H.; Haaf, W. "1-Adamantanecarboxylic Acid". Organic Syntheses (in Engels). Besoek op 18 Maart 2022.
↑ Koch, H.; Haaf, W. "p-Tolualdehyde". Organic Syntheses (in Engels). Besoek op 18 Maart 2022.
↑ Joó, Ferenc (2008). "Breakthroughs in Hydrogen Storage-Formic Acid as a Sustainable Storage Material for Hydrogen". ChemSusChem (in Engels). 1 (10): 805–8. doi:10.1002/cssc.200800133. PMID 18781551.
↑ Haaf, Wolfgang (1966). "Die Synthese sekundärer Carbonsäuren nach der Ameisensäure-Methode" [Die sintese van sekondêre karboksielsure deur die mieresuurmetode]. Chemische Berichte (in Duits). 99 (4): 1149–52. doi:10.1002/cber.19660990410.
↑ "Pubchem NIH, CID 284" (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 9 Mei 2020.

C1	C2	C3	C4	C5	C6
mieresuur	asynsuur	propioonsuur	bottersuur	valeriaansuur	kaproësuur
C8	C10	C12	C14	C16	C18	C20
kaprielsuur	kapriensuur	louriensuur	miristiensuur	palmitiensuur	steariensuur	aragiensuur

[A-5] In materiaalwetenskap beskryf polimorfisme die bestaan van 'n soliede materiaal in meer as een vorm of kristalstruktuur.

[B-6] Superverkoeling is die proses om die temperatuur van 'n vloeistof of 'n gas tot onder sy vriespunt te verlaag sonder dat dit 'n vaste stof word.

[C-19] Serine is 'n α-aminosuur wat gebruik word in die sintese van proteïene.

[henrys-1] "R. Sander Henry's law constants (average)" (PDF) (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 24 Januarie 2016. Besoek op 18 Maart 2022.

[osha-2] "OSHA Occupational Chemical Database – Occupational Safety and Health Administration". osha.gov (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 29 April 2021. Besoek op 18 Maart 2022.

[Ullmann2009-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 Reutemann, Werner; Kieczka, Heinz (2000). "Formic Acid". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (in Engels). doi:10.1002/14356007.a12_013. ISBN 978-3-527-30673-2.

[Balabin-4] 4,0 ^4,1 Roman M. Balabin (2009). "Polar (Acyclic) Isomer of Formic Acid Dimer: Gas-Phase Raman Spectroscopy Study and Thermodynamic Parameters". The Journal of Physical Chemistry A (in Engels). 113 (17): 4910–8. Bibcode:2009JPCA..113.4910B. doi:10.1021/jp9002643. PMID 19344174.

[Hoffman-7] Hoffman, Donald R (2010). "Ant venoms". Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology (in Engels). 10 (4): 342–6. doi:10.1097/ACI.0b013e328339f325. PMID 20445444. S2CID 4999650.

[Smith-8] Roubik, DW; Smith, BH; Carlson, RG (1987). "Formic acid in caustic cephalic secretions of stingless bee, Oxytrigona (Hymenoptera: Apidae)". J Chem Ecol (in Engels). 13 (5): 1079–86. doi:10.1007/BF01020539. PMID 24302133. S2CID 30511107.

[Otles-9] Otles, S; Yalcin, B (2012). "Phenolic compounds analysis of root, stalk, and leaves of nettle". ScientificWorldJournal (in Engels). 2012: 564367. doi:10.1100/2012/564367. PMC 3349212. PMID 22593694.

[Sanhueza-10] Sanhueza, Eugenio; Andreae, Meinrat O (1991). "Emission of formic and acetic acids from tropical Savanna soils". Geophysical Research Letters (in Engels). 18 (9): 1707–10. Bibcode:1991GeoRL..18.1707S. doi:10.1029/91GL01565.

[Wray-11] Wray, J (1670). "Extract of a Letter, Written by Mr John Wray to the Publisher January 13. 1670. Concerning Some Un-Common Observations and Experiments Made with an Acid Juyce to be Found in Ants". Philosophical Transactions of the Royal Society of London (in Engels). 5 (57–68): 2063–2066. Bibcode:1670RSPT....5.2063W. doi:10.1098/rstl.1670.0052.

[Johnson-12] Johnson, W. B. (1803). History of the process and present state of animal chemistry.

[CEH-13] S. N. Bizzari; M. Blagoev (Junie 2010). "CEH Marketing Research Report: FORMIC ACID". Chemical Economics Handbook (in Engels). SRI consulting. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 14 September 2011.

[Jessop-14] P. G. Jessop (2007). J. G. de Vries, C. J. Elsevier (red.). Handbook of Homogeneous Hydrogenation (in Engels). Weinheim, Germany: Wiley-VCH. pp. 489–511.

[Jessop2-15] Jessop, Philip G; Joó, Ferenc; Tai, Chih-Cheng (2004). "Recent advances in the homogeneous hydrogenation of carbon dioxide". Coordination Chemistry Reviews (in Engels). 248 (21–24): 2425. doi:10.1016/j.ccr.2004.05.019.

[Wolfel-16] Wölfel, Rene; Taccardi, Nicola; Bösmann, Andreas; Wasserscheid, Peter (2011). "Selective catalytic conversion of biobased carbohydrates to formic acid using molecular oxygen". Green Chemistry (in Engels). 13 (10): 2759. doi:10.1039/C1GC15434F. S2CID 97572039.

[Albert-17] Albert, Jakob; Wölfel, Rene; Bösmann, Andreas; Wasserscheid, Peter (2012). "Selective oxidation of complex, water-insoluble biomass to formic acid using additives as reaction accelerators". Energy & Environmental Science (in Engels). 5 (7): 7956. doi:10.1039/C2EE21428H. S2CID 93224286.

[chattaway-18] Chattaway, Frederick Daniel (1914). "XX.—Interaction of glycerol and oxalic acid". Journal of the Chemical Society, Transactions (in Engels). 105: 151–6. doi:10.1039/CT9140500151. hdl:2027/mdp.39015067135775.

[Hefetz-20] Hefetz, Abraham; Blum, Murray (1 November 1978). "Biosynthesis of formic acid by the poison glands of formicine ants". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects (in Engels). 543 (4): 484–496. doi:10.1016/0304-4165(78)90303-3. PMID 718985.

[Ozawa-21] Ozawa, Naoto; Okubo, Tatsuo; Matsuda, Jun; Sakai, Tatsuo (Oktober 2016). "Observation and analysis of metal oxide reduction by formic acid for soldering". 2016 11th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT) (in Engels): 148–151. doi:10.1109/IMPACT.2016.7799990. ISBN 978-1-5090-4769-7. S2CID 32545113.

[Koch-22] Koch, H.; Haaf, W. "1-Adamantanecarboxylic Acid". Organic Syntheses (in Engels). Besoek op 18 Maart 2022.

[Koch2-23] Koch, H.; Haaf, W. "p-Tolualdehyde". Organic Syntheses (in Engels). Besoek op 18 Maart 2022.

[Joo-24] Joó, Ferenc (2008). "Breakthroughs in Hydrogen Storage-Formic Acid as a Sustainable Storage Material for Hydrogen". ChemSusChem (in Engels). 1 (10): 805–8. doi:10.1002/cssc.200800133. PMID 18781551.

[Haaf-25] Haaf, Wolfgang (1966). "Die Synthese sekundärer Carbonsäuren nach der Ameisensäure-Methode" [Die sintese van sekondêre karboksielsure deur die mieresuurmetode]. Chemische Berichte (in Duits). 99 (4): 1149–52. doi:10.1002/cber.19660990410.

[Pubchem-26] "Pubchem NIH, CID 284" (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 9 Mei 2020.

[1]

[2]

[3]

[4]

[Nota 1]

[Nota 2]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[Nota 3]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]