Skruzdžių rūgštis (metano rūgštis) — savybės, šaltiniai ir panaudojimas

Skruzdžių rūgštis (metano rūgštis): savybės, natūralūs šaltiniai ir praktinis panaudojimas — nuo gyvūnų gynybos mechanizmų iki pramoninių ir žemės ūkio sprendimų.

Skruzdžių rūgštis arba metano rūgštis yra paprasčiausia karboksirūgštis, kurios cheminė formulė yra HCO
₂H. Daugelis gyvūnų ją naudoja gynybai. Žodis "skruzdžių rūgštis" kilęs iš lotyniško žodžio "formica", reiškiančio skruzdžių kūnus, nurodant ankstyvą jos išskyrimą distiliuojant skruzdžių kūnus, o trivialus pavadinimas kai kuriose kalbose reiškia "antrūgštė", pavyzdžiui, olandų mierenzuur, danų myresyre, Farerų meyrusýra, prancūzų acide formique ir vokiečių Ameisensäure. Esteriai, druskos ir iš skruzdžių rūgšties gauti anijonai vadinami formatais.

XV a. daugelis alchemikų pranešė, kad skruzdės gynybai naudoja rūgštinį skystį. Anglų gamtininkas Džonas Rėjus 1671 m. pirmasis gavo skruzdžių rūgšties, distiliuodamas skruzdes.

Gamtoje jis aptinkamas daugumoje skruzdėlių. Formica genties skruzdėlės gali purkšti skruzdžių rūgštį ant savo aukų arba gindamos lizdą. Ji taip pat žinoma iš dilgėlių (Urtica dioica) trichomų. Skruzdžių rūgštis yra natūralus atmosferos komponentas, atsiradęs daugiausia dėl miškų išmetamų teršalų .

Savybės

Cheminė formulė: HCOOH (metano rūgštis). Moliulinė masė: apie 46,03 g·mol−1. Fizinės savybės: bespalvis skysčius su aštriu, aitrus kvapu; tankis ~1,22 g·cm−3 (20 °C); tirpumas: visiškai tirpus vandenyje ir daugelyje organinių tirpiklių; lydymosi temperatūra apie 8,4 °C, virimo temperatūra apie 100,8 °C (techninė forma gali turėti kitų verčių priklausomai nuo kiekio ir nešvarumų). Acidumas: pKa ≈ 3,75, todėl tai yra silpna karboksirūgštis, bet stipresnė už daugumą angliavandenilių karboksirūgščių. Formiatai — jos druskos — yra gerai žinomi ir plačiai naudojami.

Cheminis aktyvumas: skruzdžių rūgštis lengvai esterifikuojasi su alkoholiais (susidarę formatai), neutralizuojasi bazėmis (susidaro formatai), gali veikti kaip redukuojanti medžiaga arba vandenilio šaltinis tam tikrose reakcijose (pvz., transfer-hidrogenacijos reakcijose). Esant stiprioms dehidratuojančioms sąlygoms, gali susidaryti anglies monoksidas; katalizinė dekarboksilinimo/dehidrogenacijos reakcija duoda CO2 ir H2.

Gamtiniai ir pramoniniai šaltiniai

• Gamtiniai šaltiniai: išskiria įvairūs vabzdžiai (ypač Formica genties skruzdės), taip pat kai kurios augalų struktūros — pvz., dilgėlių (Urtica dioica) trichomos. Atmosferoje ji randama kaip biogeninių ir degimo procesų produktas (miškų emisijos, biomasių deginimas ir kt.).
• Pramoninė gamyba: daugiausia gaminama hidrintuojant arba hidrolizuojant tarpinį junginį — metilo formatą, kurį gauna iš metanolio ir anglies monoksido kataliziniu karbonilinimu. Kiti būdai: formaldehido oksidacija arba tiesioginės CO karboksilinimo/mažinimo reakcijos pramonėje. Laboratorijoje istoriškai gauta distiliuojant skruzdžių kūnus, o taip pat galima paruošti oksiduojant formaldehidą.

Panaudojimas

• Pramonėje: naudojama odos apdirbime (tinkaviršiai), tekstilėje, raugintų gijų apdorojimui, kaip dezinfekantas ir valiklis, taip pat gumos ir latekso pramonėje.
• Cheminė sintezė: naudojama kaip reagentas formiato esterių, formamidų ir kitų tarpininkų sintezei; kartais naudojama kaip vandenilio šaltinis redukcijose (pvz., Leuckart reakcijoje ar transfer-hidrogenacijoje).
• Žemės ūkis ir gyvulininkystė: naudojama kaip siloso konservantas ir pašarų konservantas dėl antimikrobinių savybių. Taip pat pritaikoma kaip antimikrobinė priemonė pašaruose ir gyvulių laikymo vietose.
• Bitynas: vartojama kaip acaricidas Varroa erkių kontrolei bičių aviliuose (reikalinga atsargiai — gali pakenkti bitėms ir bičių produktams, jei naudojama netinkamai).
• Laboratorijos: dažnai naudojama kaip standartinis reagentas ir tirpiklis organinėje bei neorganinėje chemijoje.

Saugos ir aplinkos aspektai

Gresmės: koncentruota skruzdžių rūgštis yra korozinė — dirgina odą, akis ir kvėpavimo takus; gali sukelti chemines nudegimas. Garai gali būti kenksmingi. Transportuojant ir naudojant reikia dėvėti tinkamas asmenines apsaugos priemones (pvz., apsaugines pirštines, akinių apsaugą, tinkamą ventiliaciją) ir laikytis saugos taisyklių.

Neutralizavimas ir tvarkymas: mažas kiekius gali neutralizuoti natrio bikarbonatu; didesnius išsiliejimus surinkti absorberiais ir tvarkyti pagal pavojingų atliekų taisykles. Išsiliejus nerekomenduojama bandyti su vandeniu išplauti be tinkamų apsaugos priemonių, nes gali išsiskirti aštrūs garai.

Aplinkos poveikis: biologiškai skaidoma ir natūraliai pasitaiko aplinkoje, bet didelės koncentracijos gali pakenkti vandens organizmams. Atliekos ir produktai suformuoti tvarkyti pagal vietinius ir tarptautinius reglamentus.

Trumpai apie istoriją ir pavadinimą

Istoriškai rūgštis pavadinta pagal lotynišką žodį formica (skruzdė), nes ją pirmiausia gaudavo iš skruzdžių distiliacijos. XV–XVII a. natūralistai ir alchemikai fiksavo skruzdžių išskiriamą rūgštinį skystį; 1671 m. Džonas Rėjus aprašė ir laboratorijoje gavo šią rūgštį.

Šis tekstas papildytas apibendrinant svarbiausias skruzdžių (metano) rūgšties savybes, šaltinius, panaudojimą bei saugos rekomendacijas.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra skruzdžių rūgštis?

K: Iš kur kilo pavadinimas "skruzdžių"?

K: Kaip vadinami esteriai, druskos ir anijonai, gauti iš skruzdžių rūgšties?

K: Kas pirmasis gavo skruzdžių rūgšties?

K: Kokių gyvūnų organizmuose gamtoje dažniausiai randama skruzdžių rūgšties?

K: Kaip skruzdžių rūgštis yra natūralus atmosferos komponentas?

K: Kaip trivialiai kai kuriose kalbose vadinama skruzdžių rūgštis ir ką tai reiškia?

Paieška pagal raidę