اسید فرمیک صنعتی چیست و چرا در کشاورزی کاربرد دارد؟

رپرتاژآگهی – اسید فرمیک چیست؟

اسید فرمیک که اسید متانوئیک نیز نامیده می شود، ساده ترین اسید کربوکسیلیک می باشد و فرمول آن CH2O2 یا HCOOH است.

اسید فرمیک در طبیعت، در نیش بسیاری از حشرات، از جمله زنبورها و مورچه ها یافت می شود. همچنین این ماده، محصول قابل احتراقی است که در نتیجه سوختن متانول و اتانول، در صورت تماس با آب در هنگام مخلوط شدن با بنزین، باعث سوختن سوخت های جایگزین می شود. نام آن از کلمه لاتین به معنای مورچه، (formica ( گرفته شده است، که به جداسازی اولیه آن با تقطیر از اجسام مورچه ها اشاره دارد. به یک ترکیب شیمیایی مانند نمک حاصل از خنثی سازی اسید فرمیک با یک باز یا استری که از اسید فرمیک بدست آمده است، فرمات (یا متانوات) گفته می شود. یون فرمت دارای فرمول HCOO−  است.

خواص اسید فرمیک

اسید فرمیک را می توان به صورت مصنوعی در آزمایشگاه ها تولید کرد. در طبیعت، معمولاً به شکل مایع بی رنگ وجود دارد. این مایع در ۸/۳ درجه سانتیگراد (۴۶/۹ درجه فارنهایت) یخ می زند و در  ۱۰۰/۷درجه سانتیگراد می جوشد ( ۲۱۳/۳درجه فارنهایت). این ماده، بوی قوی دارد و اغلب به عنوان بوی تند توصیف می شود.

اسید فرمیک با آب و اکثر حلال های آلی قطبی قابل اختلاط است و تا حدودی در هیدروکربن ها محلول است. در هیدروکربن ها و در مرحله بخار، در واقع از دایمرهای پیوند یافته با هیدروژن و نه مولکول های جداگانه تشکیل شده است.

اسید فرمیک بیشتر خواص شیمیایی سایر اسیدهای کربوکسیلیک را دارد، اگرچه در شرایط عادی هیچ آسیل کلراید یا اسید انیدرید ایجاد نمی کند.

اسید فرمیک از نظر توانایی در شرکت در واکنش های اضافی با آلکن ها در بین اسیدهای کربوکسیلیک بی نظیر است. اسیدهای فرمیک و آلکن ها به آسانی واکنش می دهند و استرهای فرمی را تشکیل می دهند. اما در حضور برخی از اسیدها، از جمله اسیدهای سولفوریک و هیدروفلوریک، نوع واکنش جابجایی به جای آن رخ می دهد و اسید فرمیک به آلکن می افزاید تا اسید کربوکسیلیک بزرگتری تولید کند.

اکثر نمک های فرمی ساده محلول در آب هستند.

برای خرید اسید فرمیک و مطالعه درباره اسید فرمیک و دیگر مواد شیمیایی میتوانید به شرکت بیسموت (با سرچ bismoot.com  یا سرچ شرکت بیسموت در گوگل) مراجعه کنید و اطلاعات کاملی درباره همه مواد بدست بیارید

تاریخچه ( اسید فرمیک در مورچه)

در قرن پانزدهم، برخی از کیمیاگران و طبیعت شناسان دریافتند که تپه های مورچه ها بخار اسیدی تولید می کنند. اولین فردی که جداسازی این ماده را (با تقطیر تعداد زیادی مورچه مرده) انجام داد، جان ری، طبیعت شناس انگلیسی در سال ۱۶۷۱ بود. مورچه ها اسید فرمیک را برای حمله و دفاع از خود، ترشح می کنند. اسید فرمیک برای اولین بار توسط اسید هیدروسیانیک توسط شیمی دان فرانسوی ژوزف گی لوساک سنتز شد. در سال ۱۸۵۵، یکی دیگر از شیمیدانان فرانسوی، مارسلین برتلوت، یک سنتز از مونوکسید کربن ایجاد کرد که مشابه آنچه امروزه بکار می رود، بود.

در صنایع شیمیایی، اسید فرمیک مدت طولانی به عنوان یک ترکیب شیمیایی، با اهمیت صنعتی اندک در نظر گرفته می شد. در اواخر دهه ۱۹۶۰، مقادیر قابل توجهی از آن به عنوان محصول جانبی تولید اسید استیک در دسترس قرار گرفت. در حال حاضر استفاده های بسیاری، به عنوان نگهدارنده و ضد باکتری در صنایع گوناگون دارد.

اسید فرمیک چگونه تولید می شود؟

مقدار قابل توجهی اسید فرمیک به عنوان یک محصول جانبی در ساخت سایر مواد شیمیایی، به ویژه استیک اسید تولید می شود. این تولید برای برآوردن تقاضای فعلی اسید فرمیک کافی نیست و در نتیجه مقداری اسید فرمیک باید تولید شود.

وقتی متانول و مونوکسید کربن در حضور یک باز قوی ترکیب می شوند، بر اساس معادله شیمیایی مشتق از اسید فرمیک متیل فرمت می شود.

CH3OH + CO → HCOOCH3

در صنعت، این واکنش در فاز مایع با فشار بالا انجام می شود. شرایط معمولی واکنش ۸۰ درجه سانتی گراد و ۴۰ اتمسفر است. متدوکسید سدیم بیشترین کاربرد را دارد. هیدرولیز فرمت متیل باعث ایجاد فرمیک می شود.

HCOOCH3 + H2O → HCOOH + CH3OH

هیدرولیز مستقیم متانول نیاز به مقدار زیادی آب دارد و برخی از تولیدکنندگان آن را از طریق غیر مستقیم انجام می دهند و ابتدا فرمت متیل را با آمونیاک تولید کرده و فرمامید تولید می کنند و سپس فرمامید را با اسید سولفوریک هیدرولیز می کنند تا اسید فرمیک تولید شود:

HCOOCH3 + NH3 → HCONH2 + CH3OH

HCONH2 + H2O + ½H2SO4 → HCOOH + ½ (NH4) 2SO4

این تکنیک مشکلات خاص خود را دارد، به ویژه دفع محصول جانبی سولفات آمونیوم، بنابراین برخی از تولید کنندگان به تازگی ابزارهای کارآمد انرژی برای جداسازی اسید فرمیک از مقدار اضافی زیاد آب مورد استفاده در هیدرولیز مستقیم ایجاد کرده اند. در یکی از این فرایندها (که توسط BASF استفاده می شود) اسید فرمیک از طریق استخراج مایع با یک بازوی آلی از آب خارج می شود.

در آزمایشگاه اسید فرمیک را می توان با گرم کردن اسید اگزالیک در گلیسرول بدون آب و استخراج با تقطیر بخار به دست آورد. آماده سازی دیگر (که باید تحت هود انجام شود) هیدرولیز اسیدی اتیل ایزونیتریل با استفاده از محلول HCl است.

C2H5NC + 2H2O → C2H5NH2 + HCOOH

ایزونیتریل با واکنش اتیل آمین با کلروفرم بدست می آید.

کاربردهای اسید فرمیک

اسید فرمیک یکی از مواد اولیه مواد شیمیایی آلی است که اغلب برای مواد شیمیایی، منعقد کننده لاستیک و نساجی، چاپ و رنگرزی، آبکاری، چرم، داروسازی، صنایع غذایی و سایر صنایع استفاده می شود.

کاربرد اسید فرمیک در کشاورزی

اسید فرمیک برای ذخیره سازی، حفظ علوفه و دانه و عامل ضد عفونی کننده استفاده می شود.

کاربرد اصلی اسید فرمیک به عنوان نگهدارنده و عامل ضد باکتری در خوراک دام است. هنگامی که روی یونجه تازه یا سیلو سم پاشی می شود، فرایندهای پوسیدگی خاصی را متوقف می کند و باعث می شود که ارزش غذایی غذای خود را برای مدت طولانی تری حفظ کند، بنابراین از آن برای حفظ غذای زمستانی برای گاوها استفاده می شود. در صنعت طیور، گاهی اوقات برای از بین بردن باکتری سالمونلا به خوراک اضافه می شود.

اسید فرمیک یکی از قوی ترین PH ها در اسیدهای آلی است. بنابراین علاوه بر مهار رشد کپک و باکتری ها، می تواند محتوای کربوهیدرات های محلول در خوراک را بهبود بخشد تا از هیدرولیز پروتئین جلوگیری شود. در جریان هضم علوفه، اسید فرمیک می تواند به دی اکسید کربن و متان تجزیه شود، که می تواند برای تغذیه بدون سم دام استفاده شود. افزودن اسید فرمیک موجب حفظ رنگ سبز روشن، طعم، کیفیت بالای مواد می شود.

خطرات شیمیایی

خطرات اسید فرمیک بستگی به غلظت آن دارد. در غلظت های بالاتر، اسید فرمیک خورنده است، بوی قوی دارد و گازهای خطرناک تولید می کند. سوختگی و تاول بر روی پوست ایجاد می کند و به چشم ها و غشاهای مخاطی دهان، گلو و دستگاه تنفسی آسیب می رساند. استنشاق اسید فرمیک غلیظ تنفس را مشکل می کند. بلعیدن اسید غلیظ باعث ایجاد زخم شدید در دستگاه گوارش و همچنین درد و حالت تهوع می شود. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اسید فرمیک ممکن است باعث آسیب کبد یا کلیه شود.