Metansyre

metansyre
Lewis og 3D-formler for metansyre
Identifikasjon
IUPAC-navn	Metansyre
Synonymer	maursyre hydroksykarboksylsyre
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
SMIL	C (= O) O PubChem , 3D-visning
InChI	InChI: 3D-visning InChI = 1 / CH2O2 / c2-1-3 / h1H, (H, 2,3) / f / h2H
Utseende	fargeløs væske, røykfylt, skarp lukt
Kjemiske egenskaper
Brute formel	C H 2 O 2   [isomerer]
Molarmasse	46,0254 ± 0,0015  g / mol C 26,1%, H 4,38%, O 69,52%,
pKa	3,751 ( 25  ° C )
Dipolar øyeblikk	1,425  ± 0,002  D
Molekylær diameter	0,381  nm
Fysiske egenskaper
T ° fusjon	8,3  ° C
T ° kokende	101  ° C
Løselighet	1000  g · l -1 (vann, 25  ° C ), blandbart med etanol , det aceton og eter
Løselighetsparameter δ	24,8  MPa 1/2 ( 25  ° C ); 21,4  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
Volumisk masse	1,22 ved 25  ° C ligning: ρ=1.938/0.24225(1+(1-T/588)0.24435){\ displaystyle \ rho = 1.938 / 0.24225 ^ {(1+ (1-T / 588) ^ {0.24435})}} Væskens tetthet i kmol · m -3 og temperatur i Kelvin, fra 281,45 til 588 K. Beregnede verdier: 1,21365 g · cm -3 ved 25 ° C. 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 8.000 0,36821
Selvantennelsestemperatur	520  ° C
Flammepunkt	69  ° C
Eksplosjonsgrenser i luft	14 - 34  % vol
Mettende damptrykk	42,6  mmHg ( 25  ° C ) ligning: Pvs=exs(50,323+-5378.2T+(-4.203)×likke(T)+(3.4697E-6)×T2){\ displaystyle P_ {vs} = exp (50.323 + {\ frac {-5378.2} {T}} + (- 4.203) \ times ln (T) + (3.4697E-6) \ times T ^ {2})} Trykk i pascal og temperatur i Kelvins, fra 281,45 til 588 K. Beregnede verdier: 5686,57 Pa ved 25 ° C. 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 2145 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
Dynamisk viskositet	1,57 × 10 −3  Pa s ved 26  ° C
Kritisk punkt	306,85  ° C
Trippel punkt	281,45 K ( 8,3  ° C ) 23,6  mbar
Termokjemi
S 0 gass, 1 bar	248,7  J mol −1  K −1
S 0 væske, 1 bar	131,8  J mol −1  K −1
Δ f H 0 gass	−378,6  kJ mol −1
Δ f H 0 væske	−425,1  kJ mol −1
C s	45,7  J · mol -1 · K -1 (damp) 99,0  J · mol -1 · K -1 (væske) ligning: VSP=(7.8060E4)+(71,540)×T{\ displaystyle C_ {P} = (7.8060E4) + (71.540) \ ganger T} Væskens termiske kapasitet i J · kmol -1 · K -1 og temperatur i Kelvin, fra 281,45 til 380 K. Beregnede verdier: 99,39 J · mol -1 · K -1 ved 25 ° C. T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times 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 2153 297 23.85 99 307 2.158 301 27,85 99,594 2164 304 30.85 99.808 2.169 307 33,85 100.023 2173 311 37,85 100.309 2179 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 2200 327 53,85 101,454 2.204 330 56,85 101 668 2.209 T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 334 60,85 101 954 2.215 337 63,85 102,169 2 220 340 66,85 102 384 2224 343 69,85 102 598 2229 347 73,85 102,884 2 235 350 76,85 103 099 2.240 353 79,85 103 314 2245 357 83,85 103.600 2251 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 2287 ligning: 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) \ times T + (1.8791E-4) \ times T ^ {2} + (- 1.9475E-7) \ times T ^ {3} + (5.7613E-11) \ times T ^ {4}} Varmekapasiteten til gassen i J · mol -1 · K -1 og temperatur i Kelvin, fra 50 til 1500 K. Beregnede verdier: 45,956 J · mol -1 · K -1 ved 25 ° C. T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times 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 s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 823 549,85 83,001 1803 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 1113 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 1 081,85 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 , væske)
Elektroniske egenskaper
1 re ioniseringsenergi	11,33  ± 0,01  eV (gass)
Optiske egenskaper
Brytningsindeks	ikkeD25{\ displaystyle {\ textit {n}} _ {D} ^ {25}} 1.3694
Forholdsregler
SGH
Fare H226, H302, H314, H331, H226  : Brannfarlig væske og damp H302  : Farlig ved svelging H314  : Gir alvorlige etseskader på huden og øyeskader H331  : Giftig ved innånding
WHMIS
B3, E, B3  : Brennbart flytende flammepunkt = 46,5  ° C lukket kopp (metode ikke rapportert) E  : Etsende materiale Transport av farlig gods: klasse 8 Offentliggjøring ved 1,0% i henhold til listen over ingredienser
NFPA 704
2 3 0
Transportere
-    1779    FN-nummer  : 1779  : FORMISYRE
Innånding	Konsentrerte damper er etsende
Svelging	Giftig, kan forårsake allergiske reaksjoner. Mistenkt mutagent middel
Økotoksikologi
DL 50	700  mg · kg -1 (mus, oral ) 145  mg · kg -1 (mus, iv ) 940  mg · kg -1 (mus, ip )
LogP	-0,54
Luktterskel	lav: 1,6  spm høy: 340  spm
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt.

Den metansyre (også kjent som maursyre ) er de enkleste karboksylsyrer . Den kjemiske formel er C H 2 O 2 eller HCOOH. Dens korresponderende base er den methanoate ion (formiat) med formelen HCOO - . Det er en svak syre som kommer i form av en fargeløs væske med en gjennomtrengende lukt.

I naturen finnes den i kjertlene til flere insekter av ordenen Hymenoptera , som bier og maur , men også på hårene som utgjør bladene til visse planter av urticaceae- familien ( nesle ). Dets trivielle formiske navn kommer fra det latinske ordet formica som betyr maur, fordi det ble isolert for første gang ved destillasjon av maur.

Historie

Fra det XV th  -tallet, noe alkymister og natur var klar over at noen maur , særlig den type Formica , som produserer en damp syre . Den første personen som har beskrevet isolasjonen av dette stoffet (ved destillasjon av et stort antall lik av maur) er den engelske naturforskeren John Ray i 1671. Hans første syntese ble laget av den franske kjemikeren Gay-Lussac fra l ' hydrocyansyre . I 1855 utviklet en annen fransk kjemiker, Marcellin Berthelot , en metode for syntese fra karbonmonoksid , lik den som brukes i dag. Myresyre er tilstede i sammensetningen av flertallet av myregifter , som sprayer eller påfører den direkte for å gjennombore neglebåndet til andre leddyr eller avvise mulige rovdyr .

Kjemi

Reduserende egenskaper

Oppvarmet med svovelsyre , nedbrytes maursyre til vann og karbonmonoksid , slik at den har meget markante reduserende egenskaper (reduksjon av gull , sølv , kobbersalter , etc.). Under påvirkning av varme alene nedbrytes den ved rundt 160  ° C til hydrogen og karbondioksid , noe som igjen resulterer i reduserende egenskaper.

Svak syre

Selv om det er mer ionisert enn dets kolleger med høyere karboksylsyre, er det en svak syre , men til tross for dette er den i stand til å fortrenge salpetersyre fra saltene. Hvis maursyre tilsettes til en blanding av kaliumnitrat og brucin , blir blandingen øyeblikkelig rød. Det gir ikke noen syreanhydrid og gir som acylhalogenid tilsvarende den fosgen COCI 2 .

Produksjon

Ved oppvarming av kalium og karbonmonoksid i et forseglet rør , syntetiserte Berthelot maursyre: CO + KOH → H-CO 2 K, deretter under et trykk på 7 atm. og ved 170  ° C , hydrolyse av kaliumformat 2 K med svovelsyre  ; produktet oppnådd ved destillasjon under redusert trykk inneholder 80 til 85% maursyre.

Bruker

Metansyre brukes i følgende bransjer: tekstiler ( fargestoffer , lærbehandling ), insektmidler , lakk , løsningsmidler , garvning , galvanisering, fumiganter , menneskelig mat ( tilsetningsstoff E236). Det brukes også til sølvspeil og til å behandle vorter.

Det brukes også i biavl som et komplementært middel for å kontrollere varroa . Den brukes også i avkalkingsmidler (toalettgel).

Biologisk sporstoff

Under metanolforgiftning metaboliseres sistnevnte først til metanal ved virkningen av alkoholdehydrogenase , et uspesifikt enzym som har bedre affinitet med etanol , deretter til maursyre via virkningen av formaldehyddehydrogenase . Den siste fasen består av transformasjonen til karbondioksid , et trinn som begrenser eliminasjonen. Ettersom metanal raskt transformeres, dannes en akkumulering av formiat og er årsaken til toksisitet ( metabolsk acidose ). Måling av formater i urin kan påvise metanolforgiftning.

Forskning fra Leibniz Institute for Catalysis i Rostock har vist at den kan brukes til lagring av hydrogen for å drive en brenselcelle .

I nærvær av platina er det mulig å nedbryte maursyre i hydrogen og karbondioksid .

CH 2 O 2 → H 2 + CO 2

I 2006 presenterte et forskerteam fra EPFL (Sveits) bruken av maursyre som en hydrogenlagringsløsning . En homogen katalytisk system, basert på en vandig løsning av ruthenium-katalysatorer spaltes maursyre, HCOOH inn i dihydrogen H 2 og karbondioksyd CO 2 . Dihydrogen kan således produseres over et bredt trykkområde ( 1-600  bar ), og reaksjonen genererer ikke karbonmonoksid . Dette katalytiske systemet løser problemene med eksisterende katalysatorer for spaltning av maursyre (lav stabilitet, begrenset katalysatorlevetid, dannelse av karbonmonoksid) og gjør denne metoden for lagring av hydrogen levedyktig. Samproduktet av denne nedbrytningen, karbondioksid, kan brukes i et andre trinn for å generere maursyre igjen ved hydrogenering. Den katalytiske hydrogeneringen av CO 2 har blitt studert grundig og effektive metoder er utviklet.

Myresyre inneholder 53  g · l -1 hydrogen ved romtemperatur og trykk, som er dobbelt så stor som kapasiteten til hydrogen komprimert ved 350  bar . Ren maursyre er en brennbar væske med et flammepunkt på + 69  ° C , som er høyere enn bensin ( −40  ° C ) eller etanol (+ 13  ° C ). Fortynnet fra 85%, det er ikke lenger brannfarlig. Fortynnet maursyre er til og med på Food and Drug Administration (FDA) liste over tilsetningsstoffer.

Handel

Frankrike er nettoimportør av maursyre, ifølge fransk toll. Gjennomsnittsprisen per tonn importert var € 600.

Oppdagelse utenfor solsystemet

I 2018 ble metansyre oppdaget av ALMA - radioteleskopet i protoplanetarskiven til stjernen TW Hydrae .

Merknader og referanser

1. FORMIC ACID, sikkerhetsdatablad (er) for det internasjonale programmet for sikkerhet for kjemiske stoffer , konsultert 9. mai 2009
2. (en) "  Metansyre  " , på ChemIDplus , åpnet 8. februar 2009
3. (in) David R. Lide, håndbok for kjemi og fysikk , CRC,16. juni 2008, 89 th  ed. , 2736  s. ( ISBN  142006679X og 978-1420066791 ) , s.  9-50
4. (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , vol.  4, England, John Wiley & Sons Ltd,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
5. beregnede molekylmasse fra "  atomvekter av elementene 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
6. (in) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  s. ( ISBN  0387690026 , leses online ) , s.  294
7. (no) Robert H. Perry og Donald W. Green , Perrys Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  s. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , s.  2-50
8. "  Properties of Various Gases  ", på flexwareinc.com (åpnet 12. april 2010 )
9. (i) Carl L. yaws, Handbook of Thermodynamic diagrammer , vol.  1, 2 og 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996( ISBN  0-88415-857-8 , 978-0-88415-858-5 og 978-0-88415-859-2 )
10. (in) David R. Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,18. juni 2002, 83 th  ed. , 2664  s. ( ISBN  0849304830 , online presentasjon ) , s.  5-89
11. (in) David R. Lide, håndbok for kjemi og fysikk , CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  s. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , s.  10-205
12. Sikkerhetsdatablad publisert av Sigma-Aldrich, konsultert 5. september 2020
13. "  Myresyre  " i databasen over kjemiske produkter Reptox fra CSST (Quebec-organisasjonen med ansvar for arbeidsmiljø og helse), åpnet 24. april 2009
14. "  Maursyre,  " ved hazmap.nlm.nih.gov (vist 14.11.2009 )
15. http://www.myrmecofourmis.fr/Jets-d-acide-formique-par-des-fourmis
16. "  Se giften til disse maurene blåse bobler!"  » [Video] , på YouTube (åpnet 12. september 2020 ) .
17. Codex Alimentarius, “  Grade Names and International Numbering System for Food Additives  ” , på http://www.codexalimentarius.net ,2009(åpnet 19. mai 2010 )
18. Beekeeper68, "  Behandling av Varroa med maursyre  " , på http://same-apiculture.colinweb.fr/ ,18. desember 2010(åpnet 17. august 2017 )
19. http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54627.htm
20. Gábor Laurenczy, Céline Fellay, Paul J. Dyson, Hydrogenproduksjon fra maursyre. PCT Int. Appl. (2008), 36 sider. KODE: PIXXD2 WO 2008047312 A1 20080424 AN 2008: 502691
21. Céline Fellay, Paul J. Dyson, Gábor Laurenczy, et levedyktig hydrogenlagringssystem basert på selektiv nedbrytning av maursyre med en Ruthenium-katalysator, Angew. Chem. Int. Red. , 2008 , 47 , 3966–3970.
22. Ferenc Joó, gjennombrudd i hydrogenlagring - myresyre som et bærekraftig lagringsmateriale for hydrogen, ChemSusChem 2008 , 1 , 805–808.
23. PG Jessop, i Handbook of Homogeneous Hydrogenation (Red.: JG de Vries, CJ Elsevier), Wiley-VCH, Weinheim, Tyskland, 2007 , s.  489–511 .
24. PG Jessop, F. Joó, C.-C. Tai, Nylige fremskritt innen homogen hydrogenering av karbondioksid, Coord. Chem. Rev. , 2004 , 248, 2425–2442.
25. US Code of Federal Regulations: 21 CFR 186.1316, 21 CFR 172.515
26. "  Indikator for import / eksporthandel  " , på Tolldirektoratet. Angi NC8 = 29151100 (åpnet 7. august 2015 )
27. (en) Cécile Favre, Davide Fedele, Dmitry Semenov, Sergey Parfenov et al. , “  Første påvisning av den enkleste organiske syren i en protoplanetar disk  ” , The Astrophysical Journal Letters ,16. juli 2018( les online ).