El حمض الفورميكويسمى أيضًا حمض الميثانويك أبسط حمض كربوكسيلي ويستخدم في مجموعة واسعة من الصناعات بسبب خصائصه الفريدة. تركيبته الكيميائية هي HCOOH، مما يجعله أصغر حمض، ويتكون من ذرة كربون واحدة فقط. ولهذا الحمض أهمية كيميائية كبيرة ويوجد أيضًا بشكل طبيعي في بعض الكائنات الحية، مثل النمل والنحل، الذين يستخدمونه كآلية دفاع.
بعد ذلك، نتعمق في الخصائص والاستخدامات والخصائص من هذا المركب المثير للاهتمام.
الملامح الرئيسية
تم اكتشاف حمض الفورميك من قبل علماء الطبيعة في القرن الخامس عشر، الذين لاحظوا أن بعض الحشرات، مثل النمل والنحل، لقد سروا ذلك. هذا المركب هو المسؤول عن الألم والتهيج الناجم عن لدغاتهم أو لسعاتهم. ويعمل إفراز حمض الفورميك كآلية دفاعية لهذه الحشرات.
وكان هذا المركب تم عزله لأول مرة عام 1671 بواسطة عالم الطبيعة جون راي من النمل. ومع ذلك، تم تحقيق أول تخليق اصطناعي على يد الكيميائي جوزيف جاي لوساك، باستخدام حمض الهيدروسيانيك ككاشف. منذ ذلك الحين، تم إنتاج حمض الفورميك صناعيًا من خلال عمليات مختلفة، مثل الميثانول وأول أكسيد الكربون.
حمض الفورميك في الطبيعة
حمض الفورميك موجود في الطبيعة ويمكن العثور عليه في الكائنات الحية مثل النمل ونباتات القراص. ويتم إنتاجه أيضًا أثناء تحلل الكتلة الحيوية واحتراق الوقود الأحفوري.
في الغلاف الجوي، يلعب حمض الفورميك دورًا مهمًا من خلال المشاركة في العمليات الكيميائية الضوئية، والتي يتم توليده فيها نتيجة لتحلل المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وجذور الهيدروكسيل. في الحقيقة، إن الانبعاثات الطبيعية لحمض الفورميك من الحشرات أعلى من الانبعاثات الصناعيةمما يؤكد أهمية هذا الحمض في العمليات الطبيعية.
التركيب الذري لحمض الفورميك
يحتوي هيكل حمض الفورميك على مجموعة الكربوكسيل الوظيفية (-COOH)، وهو ما يعطيه خصائصه الحمضية. وفي شكله الغازي، فإنه يميل إلى التشكل dimers والتي ترتبط ببعضها بواسطة روابط هيدروجينية. ولهذه الظاهرة أهمية في تفاعلاتها الكيميائية، خاصة أنها تجعلها حمضا قويا نسبيا بين الأحماض العضوية، حيث يبلغ pKa 3,77.
عندما يذوب في الماء، يطلق حمض الفورميك بروتونات (H+) ويشكل الأنيون فورمات. هذه القدرة على نزع البروتونات بسهولة هي مفتاح حموضتها وتفاعلها في الظروف العادية.
خصائص حمض الفورميك
بين أبرز خصائص حمض الفورميكنسلط الضوء على ما يلي:
- وهو سائل عديم اللون، ذو رائحة نفاذة ومميزة في درجة حرارة الغرفة.
- نقطة الانصهار: 8,4 درجة مئوية.
- نقطة الغليان: 100,8 درجة مئوية (مثل الماء).
- وهو قابل للامتزاج في الماء والمذيبات القطبية الأخرى مثل الإيثانول والميثانول والأسيتون.
- وهو حمض قوي بين الأحماض العضوية، حيث يبلغ pKa 3,77.
- بعد نزع البروتونات، يتحول إلى أنيون فورمات HCOO-، الذي تتوزع شحنته السالبة بين ذرتي الأكسجين، مما يؤدي إلى استقراره.
- وله قدرة عالية على التآكل لبعض المواد، مما يزيد من معدل الأكسدة، على سبيل المثال، الفولاذ.
- له خصائص مبيدات الفطريات والبكتيريا، مما يجعله مفيدا في مختلف التطبيقات الصناعية.
استخدامات حمض الفورميك
الصناعة الغذائية والزراعية
حمض الفورميك له تطبيق في صناعة المواد الغذائيةحيث يستخدم كمادة حافظة (E236) بسبب خصائصه المضادة للميكروبات والبكتيريا. يتم استخدامه لحفظ الأطعمة مثل الفواكه والأسماك. علاوة على ذلك، فهو شائع في صناعة الماشية للحفاظ على العلف خلال فصل الشتاء، وتجنب تكاثر البكتيريا مثل E. كولاي.
صناعة النسيج والجلود
في صناعة النسيجيستخدم حمض الفورميك في تثبيت الألوان في عملية الصباغة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في معالجة الجلود لإجراء عملية المعالجة وكمزيل للشحوم من المواد الخام.
استخدامها في التنظيف الصناعي
نظرا لقدرته على التخلص من المخلفات المعدنية وطبيعته المسببة للتآكل، يتم استخدام حمض الفورميك في التنظيف الصناعي، في منتجات مثل مزيلات الترسبات ومنظفات المراحيض. كما أنها تستخدم في صناعة منتجات التنظيف المتخصصة لصيانة المعدات الصناعية.
صناعة المطاط
يستخدم حمض الفورميك كما تجلط الدم في إنتاج المطاط الطبيعي، وتسهيل معالجة هذه المادة وتحسين جودة المنتج النهائي.
مستحضرات التجميل والأدوية
في صناعة مستحضرات التجميليستخدم حمض الفورميك بتركيزات منخفضة في تركيب منتجات العناية بالبشرة حيث يعمل كمنظم لدرجة الحموضة وكمادة حافظة. في صناعة المستحضرات الصيدلانيةتم استخدامه في علاج الحالات الروماتيزمية وكجزء من تركيب بعض الأدوية.
يعد حمض الفورميك مركبًا أساسيًا، ليس فقط بسبب تطبيقاته الصناعية المتعددة، ولكن أيضًا بسبب وجوده الطبيعي وأهميته في العمليات الكيميائية الطبيعية. على مر السنين، عززت فائدتها في قطاعات مثل الزراعة والكيمياء ومستحضرات التجميل أهميتها في الصناعة الحديثة.