Муравьиная кислота в природе обнаруживается в некоторых растениях, фруктах, едких выделениях муравьев, пчел и других насекомых. Сегодня ее в больших масштабах производят путем органического синтеза. Муравьиная кислота широко применяется в сельском хозяйстве, текстильной и пищевой промышленности, медицине, косметологии и т.д. Рассмотрим подробнее о применении муравьиной кислоты в области здоровья и красоты.
Свойства муравьиной кислоты
Муравьиная кислота представляет собой бесцветную жидкость, обладающую характерным сильным запахом. На сегодняшний день о пользе муравьиной кислоты свидетельствуют следующие присущие ей свойства:
- антибактериальное;
- противовоспалительное;
- болеутоляющее;
- очищающее.
Также муравьиная кислота оказывает местно-раздражающее и отвлекающее действие.
Чистая муравьиная кислота, имеющая концентрацию 100 %, обладает сильным разъедающим эффектом и вызывает опасные химические ожоги при контакте с кожей. Вдыхание и контакт с концентрированными парами этого вещества может вызвать повреждение дыхательных путей и глаз. Случайное попадание внутрь даже разбавленных растворов муравьиной кислоты вызывает симптомы тяжелого некротического гастроэнтерита.
Лечение муравьиной кислотой
Муравьиная кислота в медицине применяется при лечении следующих заболеваний:
- поражения костно-суставных тканей (артрит, артроз, остеоартроз, остеохондроз, сколиоз, радикулит, ревматизм, ревматический полиартрит, подагра и др.);
- варикозное расширение вен;
- различные виды травм (гематомы, ушибы, растяжения связок, переломы, вывихи);
- вирусные и грибковые заболевания;
- угревая сыпь.
Фармакологическая промышленность выпускает широкий спектр наружных лечебно-профилактических средств с муравьиной кислотой: кремы, бальзамы, гели, мази. Также известен такой препарат, как муравьиный спирт, представляющий собой раствор муравьиной кислоты в этиловом спирте (70 %). Препараты на основе муравьиной кислоты применяют для растирания больных мест, при разогревающем массаже, в качестве согревающих компрессов.
Муравьиная кислота от прыщей
Применение против угревой сыпи – наиболее распространенный вид использования муравьиной кислоты в косметологии. Дезинфицирующие, противовоспалительные и очищающие свойства этого вещества позволяют избавиться даже от тяжелых форм акне.
От прыщей рекомендуется использовать муравьиный спирт, которым ежедневно нужно протирать кожу в местах поражения при помощи ватного диска. При этом следует учитывать, что это средство способно сильно пересушивать кожу, поэтому лучше не использовать его при сухом типе кожи. Также не нужно проводить предварительную очистку кожи моющими средствами перед нанесением муравьиного спирта.
После протирания кожи муравьиным спиртом, дождавшись полного высыхания, следует воспользоваться увлажняющим кремом. Процедуру необходимо проводить ежедневно до получения стойких результатов (от 2 недель до нескольких месяцев). Рекомендуется чередовать нанесение муравьиной кислоты с другими, более мягкими средствами от прыщей.
Муравьиная кислота для удаления волос
Еще одним распространенным способом применения муравьиной кислоты является использование ее в борьбе с нежелательной растительностью на теле. Данное вещество способно значительно замедлять рост волос и при длительном применении разрушать волосяные луковицы. С этой целью применяется специально изготовляемое в странах Восточной и Средней Азии муравьиное масло, которым смазываются необходимые участки тела после эпиляции.
Муравьиная кислота для загара
Для создан специальный крем с муравьиной кислотой. Суть включения этого компонента в состав крема, предназначенного для нанесения перед посещением солярия, состоит в том, что муравьиная кислота действует на кожу разогревающе. Благодаря этому улучшаются обменные процессы, кожа быстрее приобретает смуглый оттенок, а загар получается ровным и стойким.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Муравьиная кислота - бесцветная жидкость (строение молекулы приведено на рис. 1). Хорошо растворяется в ацетоне, бензоле, глицерине, толуоле.
Смешивается с водой, диэтиловым эфиром, этанолом.
Рис. 1. Строение молекулы муравьиной кислоты.
Таблица 1. Физические свойства муравьиной кислоты.
Получение муравьиной кислоты
Основной способ получения муравьиной кислоты — окисление предельных метана (1), метилового спирта (2), формальдегида (метановый альдегид) (3):
CH 4 + 3[O] → H-COOH + H 2 O (t = 150 - 200 o C, p = 30 - 60 atm) (1);
CH 3 -OH + [O] → H-COOH (2);
H-C(O)H + [O] → HCOOH (3).
Химические свойства муравьиной кислоты
В водном растворе муравьиная кислота способна диссоциировать на ионы:
H-COOH↔H-COO — + H + .
Муравьиная кислота обладает химическими свойствами, характерными для растворов неорганических кислот, т.е. взаимодействует с металлами (1), их оксидами (2), гидроксидами (3) и слабыми солями (4):
2H-COOH + Zn → (HCOO) 2 Zn + H 2 (1);
2H-COOH + CuO → (HCOO) 2 Cu + H 2 O (2);
H-COOH + KOH → H-COOK + H 2 O (3);
2H-COOH + NaHCO 3 → HCOONa + H 2 O + CO 2 (4).
При нагревании и в присутствии концентрированной серной кислоты муравьиная кислота взаимодействует со спиртами с образованием сложных эфиров:
H-COOH + C 2 H 5 OH ↔H-C(O)-O-C 2 H 5 + H 2 O.
Применение муравьиной кислоты
Муравьиная кислота широко применяется для получения сложных эфиров, используемых в парфюмерии, в кожевенном деле (дубление кож), текстильной промышленности (как протрава при крашении), в качестве растворителя и консерванта.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
| Задание | Муравьиную кислоту массой 5,40 г поместили в сосуд объемом 4,50 л и нагрели до температуры 200 °С. Давление паров при этом составило 43,7 кПа. Определите число молекул димера муравьиной кислоты в газовой фазе. |
| Решение | В парах муравьиная кислота находится частично в виде димеров, а частично в виде отдельных молекул:
2HCOOH → (HCOOH) 2 . Исходное количество муравьиной кислоты: n(HCOOH) = m(HCOOH)/ M(HCOOH) = 5,4 / 60 = 0,09 моль. Пусть в реакцию димеризации вступило х моль HCOOH, тогда образовалось х/2 моль димера (HCOOH) 2 и осталось (0,09 — х) моль HCOOH. Общее количество веществ в газовой фазе равно: n = PV / (RT) = 43,7 × 4,50 / (8,31 × 473) = 0,05 = х/2 + (0,09 - х), откуда х = 0,08 моль. Число молекул димера муравьиной кислоты в газовой фазе равно: N[(HCOOH) 2 ] = n × N A = 0,08 / 2 × 6,02×10 23 = 2,408×10 22 . |
| Ответ | 2,408×10 22 молекул (HCOOH) 2 . |
Муравьиной кислотой называют одноосновную карбоновую кислоту, зарегистрированную в качестве пищевой добавки с кодом Е236 по международной классификации, которую используют как консервант. Считается первым представителем в ряду насыщенных одноосновных карбоновых кислот.
Химическая формула HCOOH.
Общая характеристика Муравьиной кислоты
Муравьиная кислота представляет собой прозрачную жидкость без цвета, запаха и с кислым вкусом. Вещество имеет свойство растворяться в глицерине, бензоле и ацетоне и смешиваться с водой и этанолом. Муравьиной кислота была названа после того, как её выделил англичанин Джон Рэй из огромного количества рыжих лесных муравьёв (calorizator). Химическим способом производится как побочный продукт синтеза . Природными поставщиками муравьиной кислоты являются , хвоя, и выделения пчёл и муравьёв.
Полезные свойства Муравьиной кислоты
Основное полезное свойство муравьиной кислоты - замедление процессов распада и гниения, соответственно, увеличение срока годности и использования продуктов. Замечено, что муравьиная кислота стимулирует метаболизм клеток, является раздражителем для нервных окончаний.
Вред Е236
Пищевая добавка Е236 Муравьиная кислота способна спровоцировать возникновение аллергических реакций и серьёзных расстройств желудочно-кишечного тракта при передозировке. Если муравьиная кислота в чистом виде попадает на кожные покровы или слизистые, как правило, возникает ожог, который необходимо по возможности быстро обработать раствором и немедленно обратиться в медицинское учреждение за квалифицированной помощью.
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.
Опасность муравьиной кислоты зависит от концентрации. Согласно классификации Европейского союза, концентрация до 10% обладает раздражающим эффектом, больше 10% - разъедающим.
Применение Е236
Пищевую добавку Е236 чаще всего применяют в качестве антибактериального и консервирующего агента при производстве корма для скота. В пищевой промышленности свойства Е236 используются в кондитерских изделиях, безалкогольных и алкогольных напитках, рыбных и мясных консервах. Также муравьиная кислота применяется в химической промышленности, медицине и фармацевтике, в производстве шерстяных тканей и дублении кожи.
Использование Е236 в России
На территории Российской Федерации разрешено применение пищевой добавки Е236 в качестве нейтрального консерванта, при условии соблюдения нормативов, установленных Санитарными правилами РФ.
Муравьиная кислота – сильный восстановитель, поскольку в ее составе есть альдегидная группа:
НСООН+2OH ® (NH 4) 2 CO 3 + 2Ag + 2NH 3 + H 2 O
(реакция серебряного зеркала);
НСООН + 2Сu(OH) 2 ® CO 2 + Cu 2 O + 3H 2 O;
НСООН + Cl 2 ® CO 2 + 2HCl.
В отличие от других предельных карбоновых кислот муравьиная кислота неустойчива к действию концентрированных серной и азотной кислот: НСООН 
СО + Н 2 О.
Все дикарбоновые кислоты представляют собой твердые кристаллические вещества, растворимые в воде. Взаимное влияние атомов в молекулах дикарбоновых кислот приводит к тому, что они являются более сильными кислотами, чем одноосновные. Двухосновные кислоты вступают во все реакции, свойственные одноосновным кислотам, давая два ряда производных. Специфика их строения приводит к присущим только им реакциям термического разложения. Щавелевая и малоновая кислоты при нагревании подвергаются декарбоксилированию, остальные образуют циклические ангидриды:
НООС–СООН СО 2 + НСООН
Особые свойства непредельных карбоновых кислот
Химические свойства непредельных карбоновых кислот обусловлены как свойствами карбоксильной группы, так и свойствами двойной связи. Специфическими свойствами обладают кислоты с близко расположенной от карбоксильной группы двойной связью – a, b-непредельные кислоты. У этих кислот присоединение галогеноводородов и гидратация идут против правила Марковникова:
СН 2 =СН–СООН + НВr ® СН 2 Вr–СН 2 –СООН
Полимеры акриловой и метакриловой кислот, а также их сложных эфиров являются широко используемыми конструкционными материалами (плексиглас, оргстекло).
Свойства оксикислот
Оксикислоты вступают в реакции, характерные для карбоновых кислот и спиртов, обладают также специфическими свойствами. Они более сильные кислоты, чем соответствующие карбоновые. Это объясняется существованием внутримолекулярной водородной связи между группами ОН и СООН в a и b-оксикислотах; более сильную водородную связь образует карбоксилат-анион, получающийся при диссоциации оксикислот. С солями некоторых металлов, напр. Fe(III), Cu(II), a-оксикислоты образуют комплексные соединения.
Особое свойство оксикислот – их превращение при нагревании.
1. a-Аминокислоты – межмолекулярная дегидратация, димеризация, образование лактидов :
2. b-Аминокислоты – внутримолекулярная дегидратация, образование непредельных кислот :
2. g и d-Аминокислоты – межмолекулярная дегидратация, образование лактонов :
Образование лактонов с более удаленной гидроксильной группой (больше 7 атомов углерода в молекуле) затруднено.
Оксикислоты широко распространены в природе, их остатки входят в состав сфинголипидов животных и растений. Оксикислоты играют важную роль в биохимических процессах. Лимонная кислота и яблочная кислота – ключевые продукты цикла трикарбоновых кислот; b- и g-оксикислоты – промежуточные продукты метаболизма жирных кислот, а молочная кислота – метаболизма углеводов.
Муравьиная кислота или метановая – это естественное химическое вещество, которое может быть синтезировано в лабораториях. В природе она чаще всего встречается при укусах насекомых, а именно муравьев и пчел.
Именно это соединение, которое вызывает раздражение, возникающее сразу после укуса широко используется людьми. Хотя это может быть достаточно опасно при высокой концентрации, но вещество часто используется в пищевых продуктах в качестве консерванта или на посевах в качестве пестицида.
В чистом виде оно практически не имеет никакого цвета и сильного запаха.
Ученые добавили про муравьев к слову труженик еще одно занятие в этом списке: химик. Они обратили внимание, что древесные муравьи защищают свои колонии от заболевания путем мощного антибиотика изготовленного из древесной смолы и яда из своего тела. Это пример фармакологии животных, как некоторые живые существа избегают эпидемий.
Подобно людям, лесные муравьи живут плотными группами, с колониями, численностью в сотни тысяч. Это располагает к распространению заболеваний, особенно потому, что их гнезда теплые, влажные и полны мертвых насекомых, чтобы быть использованы в качестве пищи бактериями. Большинство видов муравьев удалось избежать эпидемий, одержимо ухаживая друг за другом и очищая свои колонии. Лесные муравьи принимают меры предосторожности путем изготовления антимикробной смолы для своих гнезд. Ученые подозревали что под этим может скрываться еще более сложный секрет для сохранения здоровья. Этим секретом оказалось соединение: муравьиная кислота: едкое вещество вырабатываемое муравьями для борьбы с угрозами, подчиняя себе жертву и очищая их потомство.
Много животных защищаются веществами, но муравьиная кислота обладает уникальным «синергетическим эффектом».
Это вещество является результатом длительного эволюционного развития с возбудителями болезней в течение 50 миллионов лет и, возможно, больше. Это . Поэтому муравьиная кислота применение нашло широкое.
Применение муравьиной кислоты
Для промышленного использования
Одно из самых распространенных видов промышленного применения муравьиной кислоты или метановой стало производство кожи. Потому что вещество настолько кислое, чтобы быть идеальным химикатом для использования при обработке кожи. Хотя вещество наиболее часто используется в кожевенном производстве, в настоящее время используют муравьиную кислоту в процессе крашения и отделки текстильных изделий. Она также применяется в качестве коагулянта в резиновых производственных процессах.
В дополнение к её использованию в кожевенной, текстильной и резиновой промышленности, производные муравьиной кислоты были недавно разработаны, чтобы помочь бороться с гололедом в таких богатых странах, как Австрия и Швейцария. Эти страны, используют формиаты, которые являют солями, полученными из муравьиной кислоты. Эти составы более эффективны, чем традиционные солевые и являются более экологически чистыми.
При правильном использовании, формиаты лучше увеличивают сцепные способности на скользких поверхностях, а также способствуют изменению поверхностей различного оборудования для многих технологий.
Сельскохозяйственное использование
На сельское хозяйство приходится очень высокий процент применения муравьиной или метановой кислоты по всему миру. Благодаря своим природным антибактериальным свойствам вещество достигло высокого использования в качестве антибактериальных консервантов и пестицидов. В этой отрасли оно наиболее часто используется в качестве пищевой добавки и часто является ингредиентом в комбикормах и силосе. Когда используется силос, вещество выполняет двойную функцию. В дополнение к обеспечению определенного уровня антибактериальной поддержки, оно фактически позволяет силосу начать брожение при более низкой температуре, что значительно сокращает общее время, необходимое для повышения пищевой ценности готового продукта.
Кроме того это и пищевая добавка Е236 применяемая в продуктах для людей.
Медицинское применение
Использование в медицине обширное, так как вещество замедляет процессы гниения, работая как консервант. Всевозможные медицинские растворы с применением метанола относятся к клинико-фармакологической группе препаратов с анальгезирующими свойствами как болеутоляющее и обеззараживающее средство.
Меры предосторожности
В зависимости от того, насколько концентрировано вещество, оно может быть незаметно или наоборот опасно. В ходе типичного взаимодействия с этим химикатом люди подвергаются взаимодействию только в очень низких концентрациях. При воздействии в высоких концентрациях, есть много опасных побочных эффектов, которые могут возникнуть. Самый опасный аспект муравьиной кислоты является ее высокая коррозийная природа в концентрированном виде. Высококонцентрированное количество муравьиной кислоты может привести к серьезным травмам, если ее вдыхать, глотать или касаться напрямую. В этом случае возникают язвы, тошнота, ожоги, волдыри и сильный дискомфорт вокруг пораженного участка. Это химическое вещество, находится в распыленном яде некоторых видов муравьев и секреции, некоторых видах крапивы.
Однако при низких концентрациях это полезно и применяется в косметологии. Косметические средства на основе вещества дают хорошие результаты, как .
Строение, свойства и формула
Муравьиная кислота формула
Муравьиная кислота формула – является простейшим членом семьи карбоновых кислот и также известна как метановая. Молекулярная формула – НСООН. Молекулы состоят из карбоксильной группы (СООН) с присоединенным атомом водорода. В карбоксильной группе атом углерода имеет двойную связь ее присоединения к атому кислорода и одинарной связи, соединяющей его с гидроксилом (OH) группы.
Вещество можно произвести синтетическим путем в лабораториях и этим успешно занимается. В природе обычно существует в виде бесцветной жидкости. Этот химикат замерзает при + 8,3 градуса по Цельсию и кипит 100,7 градусов по Цельсию. Он имеет неприятный запах и часто описывается как “острый” запах.
Из-за универсальной роли в нашей жизни и в природе, муравьиная кислота – это очень интересное вещество. Помимо своего практического применения в сельском хозяйстве, промышленности и в защитных механизмах насекомых, она также приводит к некоторым очень интересным эффектам и взаимодействиям.
Среди них является её роль в пищеварительной системе муравьеда. В отличие от большинства млекопитающих, желудок муравьеда не содержит соляной кислоты, основного химического вещества, используемого для переваривания в организме других животных. Из-за высокой концентрации муравьев в своем питании, муравьед вырабатывает пищеварительные соки от муравьев, которых он ест.
Организм человека также синтезирует небольшое количество метановой муравьиной кислоты из метанола, который мы глотаем, вдыхаем. Некоторое количество метанола в организм поступает с аспартамом. Аспартам – это пищевая добавка Е951, заменитель сахара, распадающаяся в организме на аминокислоты: аспарагиновую, фенилаланин и метанол. Однако эти химикаты в нашем организме, как правило, слишком разбавлены, чтобы быть опасными.
Хотя это может быть очень опасно в неестественно высоких концентрациях, но муравьиная кислота на самом деле универсальная и чрезвычайно полезная пищевая добавка в промышленной химии. При потреблении на нормальном уровне очень быстро и легко усваивается нашими организмами.
Тем не менее, было обнаружено, что потребление в высококонцентрированных количествах муравьиной кислоты может привести к повреждению внутренних органов.
