Как сделать муравьиную кислоту в домашних условиях

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 29.08.2024

Загрузить презентацию (654 кБ)

2. Тип урока: урок изучения нового материала.

3. Оборудование: компьютер, проектор, экран, видеоролики химического эксперимента (окисление муравьиной кислоты перманганатом калия и разложение муравьиной кислоты под действием концентрированной серной кислоты), презентация к уроку, листы для учащихся (см. Приложение 2).

4. Ход урока

При изучении строения муравьиной кислоты учитель сообщает, что эта кислота отлична от остальных членов гомологического ряда предельных монокарбоновых кислот, т.к. карбоксильная группа связана не с углеводородным радикалом –R, а с Н-атомом (слайд 3). Учащиеся приходят к выводу, что муравьиная кислота проявляет свойства как карбоновых кислот, так и альдегидов, т.е. является альдегидокислотой (слайд 4).

Далее учитель сообщает учащимся (слайд 7), что муравьиная кислота встречается в едких выделениях жалящих гусениц и пчел, в жгучей крапиве, хвое, некоторых фруктах, в поте и моче животных и в кислых выделениях муравьев, где ее обнаружил в 1794 году немецкий химик Маргграф Андреас-Сигизмунд (слайд 8).

Получение муравьиной кислоты (слайд 11-12) изучаем на следующих примерах:

1. Окислением метана на катализаторе:

2. Гидролизом циановодородной кислоты (здесь следует напомнить обучающимся, что у атома углерода одновременно не может быть более двух гидроксильных групп – происходит дегидратация с образованием карбоксильной группы):

История появления муравьиной кислоты

Открытие

В 1670 году натуралист, член Лондонского королевского общества Джон Рей провел эксперимент, результатом которого стало появление нового водного раствора химического соединения, проявляющего типичные свойства кислот. Рей путем кипячения воды в сосуде с помещенными в него рыжими лесными муравьями, произвел процесс перегонки паром.

Сейчас процесс заменен синтезом муравьиной кислоты из угарного газа и воды. Позже энтомологи подтвердят, что в теле муравьев в брюшной полости находятся ядовитые железы, которые вырабатывают кислоту как средство защиты от нападения.

Рыжие лесные муравьи оказались не единственными носителями кислоты данного вида. Муравьиная кислота, хоть и в меньших объемах, обнаружена в пчелином яде, гусеницах шелкопряда, сосновой хвое, крапиве, фруктах, а также выделениях животных и даже человека. Соли и эфиры кислоты, формиаты, также получили название от латинского formica — муравей.

Получение

С XIX века муравьиную кислоту получают химическим путем в виде натриевой соли. Большее количество муравьиной кислоты получается как побочный продукт при жидкофазном окислении бутана и бензиновой фракции при производстве другой кислоты – уксусной.

Около 35% мирового производства получают гидролизом формамида. Основным промышленным способом получения муравьиной кислоты является реакция монооксида углерода с гидроксидом натрия: NaOH + CO -> HCOONa -> (+H2SO4, -Na2SO4) HCOOH. Процесс разделен на две стадии:

1 стадия. Монооксид углерода пропускают под давлением 0.6 – 0.8 МПа через 120 – 130 °C гидроксид натрия.
2 стадия. Обработка формиата натрия серной кислотой и перегонка продукта вакуумом.

Еще одним способом является разложение глицериновых эфиров щавелевой кислоты. При нагревании щавелевой кислоты и безводного глицерина путем отгона воды образуют щавелевые эфиры. Разлагая щавелевые эфиры методом нагревания, получают углекислый газ и образования муравьиных эфиров. Последние методом разложения водой образуют глицерин и муравьиную кислоту.

Физические и химические свойства муравьиной кислоты

Одна из самых простых карбоновых кислот, муравьиная одновременно является самой сильной. При попадании на кожу вызывает ожог, жжение, растворение. Растворяет капрон, нейлон и прочие полимеры.

Муравьиная кислота представляет собой бесцветную жидкость с едким и резким запахом. Смешивается с водой, этанолом, диэтиловым эфиром. Растворяется в ацетоне, бензоле, глицерине и толуоле. Обладает свойствами кислот и альдегида, в молекулярной формуле есть кислотная часть (CO-OH) и атом углерода (H-CO). Такая особенность привела к особенной реакции восстанавливать серебро, что характерно для альдегидов, но не для кислот.

При растворении металлического таллия в 90% растворе муравьиной кислоты, получают формиат таллия. При растворении таких веществ и их солей получают раствор в котором плавают тяжелый шпат, корунд, малахит.

Муравьиная кислота известна своими бактерицидными свойствами. Используется при дезинфекции продовольственной тары. Кислота используется как пищевой концентрат. Слабые растворы применяют в медицине.

Применение

Основное применение муравьиной кислота – консервант, это обусловлено высоким бактерицидными и антисептическими свойствами. Останавливающая свойства гнилостности муравьиная кислота (пищевой вариант E236) широко применяется во многих областях, среди которых:

пищевая:
- консервация соков, овощей
- очистка от примесей сахаров при производстве меда, маринадов
- дезинфекция винных и пивных емкостей
- анальгетическое и противовоспалительное средство
- лечение грибковых заболеваний, ушибов, растяжений, варикозного расширения вен
- противотуберкулерных растворах
- анестетиков
- очищающие средства при лечении угревой сыпи
- стимуляция роста волос
- средства для соляриев и загара
- чистящие средства против ржавчины и известкового налета
- заготовка зимних кормов
- борьба с клещами при пчеловодстве
Безопасность и допустимость использования

Следует обратить внимание на то, что применение муравьиной кислоты в продуктах питания разрешено России, Беларуси, а также странах ЕАЭС. В странах Евросоюза разрешено применять Е236 в косметических средствах, а в США в составе синтетических ароматизаторов для продуктов питания.

Неразбавленная муравьиная кислота вызывает сильные химические ожоги, 10% и более обладает разъедающим эффектом, менее 10% — раздражающим.

Муравьиная или метановая кислота – представитель ряда насыщенных одноосновных карбоновых соединений.

При нормальных условиях это бесцветная жидкость, растворимая в глицерине, толуоле, ацетоне, бензоле. Вступает в реакцию с диэтиловым эфиром, этанолом, водой.

Муравьиная кислота впервые выделена из рыжих лесных муравьев в 1671 году ученым Джоном Рэйем. Искусственно синтезирована только в ХІХ веке химиком Джозефом Гей-Люссаком.

Самый распространенный метод получения вещества – выделение при производстве уксусной кислоты, под воздействием жидкофазного окисления бутана. Другие способы производства метановой субстанции: путем разложения глицериновых эфиров щавелевой кислоты, при окислении метанола.

В больших концентрациях отравляет организм, оказывая токсическое действие, осаждает пектины, поэтому в пищевой промышленности используется как консервант в ограниченном количестве.

Общие сведения

В природе метановая кислота обнаружена в таких продуктах, как клубника, малина, яблоко, авокадо, дикий ямс, папайя, крапива, киноа, китайский личи, драконий фрукт (питайя).

Помимо этого, соединение содержат безалкогольные напитки, квашенные/маринованные овощи, яблочный уксус, секрет пчел, фруктовые/рыбные консервы.

По органической структуре вещество (НСООН) относится к группе жирных кислот и проявляет сильное антимикробное действие. Его опасность зависит от концентрации. На основании данных классификации Европейского союза установлено, что жидкий 10% раствор при контакте с кожей оказывает раздражающее действие, 15% и выше – разъедающее, а 100% оставляет сильные химические ожоги, способен вызвать анафилактический шок.

Для усиления вкусовых качеств, увеличения срока годности консервированных продуктов, корма для скота, муравьиная кислота и ее соли используются в пищевой промышленности в качестве добавок (Е236–Е238).

Несмотря на то, что соединение относится к группе простейших, его роль в жизнедеятельности человека нельзя недооценивать. Метановая кислота участвует в обменных процессах. В организме животных она обеспечивает синтез пуриновых оснований, метионина, нуклеиновых кислот.

Применение

Метановая кислота не относится к разряду жизненно необходимых соединений для человеческого организма. Допустимая суточная норма вещества составляет 3 миллиграмма. Хорошо усваивается печенью, при высоких концентрациях обладает мочегонным действием, выводится с калом.

Муравьиная кислота – активатор химических реакций в межклеточном матриксе, органах, соединительной ткани, за счет чего организм быстрее восстанавливается.

Сегодня соединение выпускается в виде спиртовых настоек 1,4%, медицинских препаратов, входит в состав гель-бальзамов, мазей.

Сферы применения муравьиной кислоты:
1. Сельское хозяйство, для заготовки кормов. Соединение используется как антибактериальный, консервирующий агент, замедляющий процессы распада, гниения. Интересно, что силос, сено после обработки метановой кислотой дольше сохраняются.
2. Текстильная промышленность – в протравном крашении шерсти.
3. Пчеловодство – для борьбы с паразитами.
4. Химическая промышленность – как растворитель.
5. Парфюмерия и косметология – как регулятор жёсткости воды, составной компонент аэрозольных спреев для волос.
6. Пищевая промышленность – как консервант. Благодаря тому, что Е236 борется с развитием плесени и патогенной среды в квашеных, маринованных, консервированных овощах, он используется в производстве безалкогольных напитков, рыбопродуктов. Помимо этого, органическая кислота применяется для дезинфекции пивных и винных бочек. Консервант усиливает запах и вкусовые качества пищевых продуктов, поэтому широко используется при создании фруктовых полуфабрикатов. В диетическом питании в качестве солезаменителей рекомендуется употреблять формиаты (соли муравьиной кислоты).
7. Медицина – как средство от угревой сыпи, для расширения сосудов, улучшения питания тканей.
Для устранения прыщей метановую кислоту нанесите на проблемное место, при этом, очищать кожу предварительно не рекомендуется, поскольку это приведет к излишней потере влаги. Через 10 минут после высыхания 1,4 % спирта, нанесите на лицо увлажняющий крем. Процедуру выполнять утром и вечером в течение пяти дней.

Рассмотрим подробно, какими свойствами обладает муравьиная кислота и показания к применению препарата в лечебных целях.

Медицина и метановая кислота

Органическое соединение используют как болеутоляющее, очищающее, антисептическое, противовоспалительное и бактерицидное средство.

Для наружного применения фармакологическая промышленность выпускает вещество в виде раствора: 1,4% муравьиной кислоты в 70% этиловом спирте. Стандартный объем флакона – 50 или 100 миллилитров. Прозрачная бесцветная жидкость имеет характерный запах этанола, усиленный парами метанового соединения. Препарат относится к категории медикаментов, которые проявляют анальгезирующие и раздражающие свойства. При наружном применении муравьиная кислота оказывает отвлекающее действие, вызывает расширение сосудов, улучшает питание тканей.

Показания к применению 1,4% раствора:
- невралгия;
- неспецифические моно- или полиартриты;
- миозит;
- артралгия;
- миалгия.
- повреждение кожных покровов в месте нанесения средства;
- гиперчувствительность к соединению.
Помимо спиртового раствора, муравьиную кислоту используют для приготовления мазей.

Показания к применению средства:
- острые приступы боли в суставах, пояснице, верхней части спины, шее;
- травмы (растяжения связок, мышц, вывихи, ушибы) без повреждения кожи;
- для снятия зуда от колючих растений, укуса насекомых, раздражений;
- головные боли, синяки, гематомы;
- варикозное расширение вен;
- ощущение тяжести в ногах;
- экзема, дерматиты;
- грибковые заболевания;
- угревая сыпь, фурункулы.
В народной медицине муравьиная кислота издавна применялась для лечения радикулита, подагры, ревматизма, остеопороза, педикулеза, стимуляции роста волос.

Мази, гели-бальзамы, спиртовой раствор предназначены только для наружного использования. Для облегчения состояния и снятия воспаления препарат нужно тонким слоем нанести на проблемный участок и легкими массирующими движениями плавно распределить по коже, оставить до полного высыхания. Пораженные места смазывать 2-3 раза в сутки до исчезновения симптомов.

Побочные эффекты и взаимодействие с алкоголем

При обработке кожи препаратами, на основе муравьиной кислоты будьте внимательны, соблюдайте инструкцию производителя. Поскольку насыщенные растворы 10% и выше вызывают болевую реакцию, характеризуются разъедающими свойствами. Случайный прием такого вещества внутрь сжигает слизистую оболочку пищевода, желудка, способствует появлению выраженного некротического воспаления. Пары химического соединения разъедают ткани органов дыхания, вызывают ожоги роговицы глаз.

При попадании концентрированного раствора муравьиной кислоты на участок кожи немедленно обработайте место щелочным раствором (пищевой содой – бикарбонатом натрия).

Метановое соединение и его формальдегид – метаболиты, образуемые при распаде метанола в человеческом организме. Данные вещества токсичны и поражают зрительный нерв, что ведет к частичной либо полной слепоте. Если в организм попал метанол, во избежание образования муравьиной кислоты под влиянием алкогольдегидрогеназы, нужно сразу выпить раствор этилового спирта. Так вы сможете не допустить протекание реакции, последствием которой является потеря зрения.

Этиловый спирт – своеобразный антидот, препятствующий отравлению муравьиной кислотой.

Удаление волос при помощи метановой кислоты

Соединение применяется скорее не для избавления от нежелательной растительности, а для замедления роста волос после эпиляционной процедуры. Муравьиная кислота используется как мощный антисептик, исключительно в разбавленном виде. Ее добавляют в масляную базу или приобретают сразу готовое средство. После первого нанесения на выбритый участок, масло с муравьиной кислотой увеличивает сроки между эпиляциями, продлевая результативность процедуры, затем при регулярном использовании блокирует активность фолликула. В результате волосяное волокно не образовывается, рост растительности замедляется.

Последовательность выполнения процедуры:
- удалить волосы с проблемного места (при помощи эпилятора, воска, пинцета);
- ополоснуть, просушить кожу;
- на данный участок нанести тонким слоем средство на 15 минут;
- смыть масляный состав негорячей водой;
- осмотреть участок кожи на наличие аллергической реакции, дискомфортных явлений (при появлении зуда, шероховатости, покраснения наносить масло с муравьиной кислотой категорически запрещается, если данных явлений не наблюдается процедуру можно продолжить);
- нанести повторно средство на выбранный участок еще на 15 минут, постепенно продолжительность можно увеличивать и довести до 4 часов;
- тщательно смыть масло мыльным раствором.
Данную процедуру повторяйте по мере прорастания новых волосков. Для достижения устойчивого результата запаситесь терпением, потребуется 7–10 эпиляций с использованием муравьиного масла. Если на коже имеются повреждения (царапины, ссадины, раны, трещинки) от процедуры следует воздержаться до их полного заживления. Помимо этого, в целях безопасности не рекомендуется наносить средство в период беременности и лактации.

Для более деликатного устранения волос 10 капель муравьиного масла нужно добавить в детский крем, полученную смесь можно ежедневно наносить на проблемные участки. Помимо замедления роста волос вы получите питательное средство.

Вывод

Муравьиная кислота – это соединение, которое благодаря лечебным, профилактическим, антибактериальным свойствам используется в разных сферах деятельности человека. Это пищевая, текстильная, химическая промышленности, медицина, сельское хозяйство, парфюмерия, косметология, пчеловодство. Вещество выпускается в форме спиртосодержащего раствора, мазей, бальзамов и применяется для борьбы с прыщами, нежелательной растительностью на проблемных участках, лечения невралгии, кожных заболеваний, суставов, скорейшего заживления ран, вывихов, ушибов.

Кислота отпускается без рецепта, однако ее нужно использовать с особым вниманием, соблюдая правила безопасности, поскольку при приеме внутрь она вызывает тяжелый некротический гастрит, а при попадании концентрата на кожу – аллергию.

В малых дозах (3 миллиграмма в день) в продуктах питания Е236 не представляет угрозы для жизни и здоровья человека. Консервант подавляет размножение паразитов и микроорганизмов в маринованных овощах, рыбных изделиях, безалкогольных напитках.

Прежде чем использовать муравьиный спирт наружно в лечебных целях, нужно предварительно нанести состав на 10 минут на проблемный участок кожи и наблюдать за обработанным место. При отсутствии аллергии препарат можно применять, соблюдая осторожность.

Специальность: терапевт, невролог .

Общий стаж: 5 лет .

Образование: Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева .

Муравьиная кислота носит такое название по той причине, что впервые она была получена из муравьев. Это вещество является самой сильной предельной органической кислотой.

Однако кислотность – не единственная его особенность. Оно также обладает качествами альдегидов и может быть восстановлено до формальдегида либо окислено до нестабильной угольной кислоты, быстро превращающейся в двуокись углерода после отщепления воды. Обе данные реакции только демонстрируют качества этого соединения и не находят широкого использования.

Получить муравьиную кислоту можно двумя основными способами: из природных источников и синтетическим путем. При использовании первого способа можно выделить данное соединение из муравьиных тел, из крапивы и некоторых других растений. Второй способ является более распространенным и включает в себя такие независимые друг от дружки процедуры как гидролиз метилформиата, выделение в качестве побочного продукта при производстве уксусной кислоты посредством окисления алканов, выделение по реакции глицерина с щавелевой кислотой при чрезвычайно высокой температуре.

Биологические качества этого соединения делают возможным и его медицинское применение. Чаще всего оно используется в фармацевтической промышленности и хирургии. В быту муравьиную кислоту применяют в качестве достаточно действенного средства для борьбы с бородавками. Прежде чем приступать к ее использованию в домашних условиях, следует внимательно изучить инструкцию и ознакомиться со всеми мерами предосторожности.

Хотя данное вещество не обладает высокой токсичностью, возможность отравления им все же существует. В разбавленном виде оно не причиняет вреда для кожи, однако растворы с концентрацией свыше 10% способны причинить заметный вред, по этой причине при их попадании на кожу необходимо как можно быстрее выполнить обработку пораженного участка раствором соды.

То самое, когда вы ели смолу с деревьев, цветы белой акации и даже ягоды паслена? Было такое? А если хотелось кисленького, то находили муравейник, вставляли в него палочку, а потом вытаскивали и сосали. А такое было?

Не знаю, конечно, как мы умудрялись при этом не отравиться и не испортить себе желудки, но факт остается фактом: все это мы засовывали в свои рты довольно регулярно. Сейчас мы не будем обсуждать все эти моменты, но на один из них обратим более пристальное внимание.

Почему же палочка была кислой?

Да потому, что на ней была муравьиная кислота. Это особое вещество, которое выделил еще в 1670 году Джон Рей из желез рыжих муравьев. Мы в детстве не знали, кто такой Рей, но о том, что муравьи выделяют кислоту, знали точно. Понятно, что Рей обратил на нее внимание не просто так, ведь эта кислота сегодня используется в разных сферах.

Итак, что представляет собой муравьиная кислота?

Где применяется это вещество?

Помимо того, что это пищевая добавка, муравьиная кислота находит применение еще и в таких сферах:

в сельском хозяйстве – чтобы продлить сроки хранения кормов;

в животноводстве – при выпаивании телят, чтобы сквашивать молоко;

в пчеловодстве – с целью уничтожения клещей;

при производстве кожаной продукции (обработка сырья);

в полиграфической и в текстильной отраслях: для протравки бумажного сырья и текстиля;

и снова – в пищевой промышленности (в качестве дешевого консерванта, и как сырье для получения концентратов витаминов).

Читайте также: