蟻酸
蟻酸
- 日期：2023/3/14 19:26:10 發布人：蟻酸
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蟻酸 CAS 64-18-6
蟻酸是一種有機物，化學式為HCOOH，分子量46.03，俗名蟻酸，是最簡單的羧酸。為無色而有刺激性氣味的液體。蟻酸屬于弱電解質，但其水溶液中弱酸性且腐蝕性強，能刺激皮膚起泡。通常存在于蜂類、某些蟻類和毛蟲的分泌物中。是有機化工原料，也用作消毒劑和防腐劑。
中文名 甲酸
外文名 Formic acid
別 名 蟻酸
化學式 HCOOH或CH2O2
分子量 46.03
CAS登錄號 64-18-6
EINECS登錄號 200-001-8
熔 點 8.2 至 8.4 ℃
沸 點 100.6 ℃
密 度 1.22 g/cm3
外 觀 無色透明發煙液體，有強烈刺激性氣味
閃 點 69 ℃
安全性描述 S45；S26；S23；S36/37/39
危險性描述 R35
折射率 1.3714
MDL號 MFCD00003297
RTECS號 LQ4900000
BRN號 1209246
PubChem號 24873243
InChI 1S/CH2O2/c2-1-3/h1H,(H,2,3)
溶解性 能溶于水、乙醇、乙醚、苯等有機溶劑
蟻酸研究簡史
蟻酸最早由J. -L. 蓋-呂薩克用草酸分解制得。1855～1856年，M. 貝特洛用氫氧化鈉與一氧化碳直接制得蟻酸鈉，T. 戈德-施密特最先用水解的方法從蟻酸鈉制得蟻酸。此法于1896年在歐洲開始用于工業生產，至今小批量生產仍用此法。1980年，美國科學設計公司、伯利恒鋼鐵公司和利奧納德公司開發成功甲醇羰基化生產蟻酸的方法，并已有年產蟻酸20千噸的工廠投產。此外，蟻酸也可由輕質油氧化制醋酸的副產物中回收獲得。
蟻酸理化性質
物理性質
能與水、乙醇、乙醚和甘油任意混溶，和大多數的極性有機溶劑混溶，在烴中也有一定的溶解性。
濃度高的蟻酸溶液在冬天易結冰。
相對密度（20℃，4℃）：1.220
折光率
：1.3714
燃燒熱：254.4 kJ/mol
臨界溫度：306.8 ℃
臨界壓力：8.63 MPa
閃點：68.9 ℃（開杯）
密度：1.22 g/cm3
飽和蒸氣壓（24 ℃）：5.33 kPa
黏度（mPa·s, 25 oC）：1.966
黏度（mPa·s, 30 oC）：1.443
蒸發熱（kJ/mol, 25 oC）：19.90
蒸發熱（kJ/mol, b.p.）：23.19
熔化熱（kJ/mol）：12.69
生成熱（kJ/mol, 25 oC, 液體）：-425.04
比熱容（kJ/(kg·K), 26.68 oC,定壓）：2.15
熱導率（W/(m·K), 15 oC）：13.9148
熱導率（W/(m·K), 30 oC）：13.8456
熱導率（W/(m·K), 60 oC）：13.7744
熱導率（W/(m·K), 90 oC）：13.6033
辛醇/水分配系數的對數值：-0.54
爆炸上限（V/V）：57.0%
爆炸下限（V/V）：18.0%
分子結構
摩爾折射率：8.40
摩爾體積（cm3/mol）：39.8
等張比容（90.2 K）：97.5
表面張力（dyne/cm）：35.8
極化率（10-24 cm3）：3.33
在烴中及氣態下，蟻酸以通過以氫鍵結合的二聚體形態出現。在氣態下，氫鍵導致蟻酸氣體與理想氣體狀態方程之間存在較大的偏差。液態和固態的蟻酸由連續不斷的通過氫鍵結合的蟻酸分子組成。由于蟻酸的結構特殊，它的一個氫原子和羧基直接相連。也可看做是一個羥基甲醛。
蟻酸化學性質
1、蟻酸的酸性
蟻酸是脂肪酸中唯一在羧基上連有氫原子的酸，氫原子斥電子力量遠小于烴基，使羧基碳原子的電子密度比其他羧酸低，又因共軛效應、羧基氧原子上的電子更偏向碳，所以蟻酸的酸性，強于同系列中的其他羧酸。蟻酸具有與大多數其他羧酸相同的性質，在通常情況下蟻酸不會生成酰氯或者酸酐。蟻酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系數(pKa)=3.75(at 20℃)，1%蟻酸溶液pH值為2.2。
以下是蟻酸酸性所體現的性質：
與堿反應
蟻酸具有酸的性質，因此可以和堿發生中和反應，生成蟻酸鹽和水。
蟻酸與氨水反應：HCOOH+NH3·H2O = =HCOONH4+H2O
蟻酸與氫氧化鈉：HCOOH+NaOH = HCOONa+H2O
蟻酸與氫氧化銅：2HCOOH+Cu(OH)2 = Cu(HCOO)2+2H2O
蟻酸與氫氧化鈣：2HCOOH+Ca(OH)2 = Ca(HCOO)2+2H2O
與鹽反應
蟻酸也可以與部分鹽發生反應。
蟻酸與碳酸鈉：2HCOOH+Na2CO3 = 2HCOONa+H2O+CO2↑
蟻酸與碳酸鈣：2HCOOH+CaCO3 = Ca(HCOO)2+H2O+CO2↑
與金屬反應
由于弱酸的性質，對于許多金屬，蟻酸是有腐蝕性的，例如鎂和鋅，反應生成氫氣和金屬蟻酸鹽。
蟻酸與鈉反應：2HCOOH+2Na = 2HCOONa+H2↑
蟻酸與鋅反應：2HCOOH+Zn = Zn(COOH)2+H2↑
蟻酸與鎂反應：2HCOOH+Mg = Mg(COOH)2+H2↑
2、使高錳酸鉀褪色
蟻酸具有和醛類似的還原性，而酸性高錳酸鉀有較強的氧化性，所以兩者可以發生氧化還原反應，使高錳酸鉀溶液褪色。
3、分解反應
蟻酸在濃硫酸的催化作用下加熱分解為CO和H2O。
4、銀鏡反應
蟻酸為強還原劑，它能起銀鏡反應，把銀氨絡離子中的銀離子還原成金屬銀，而自己被氧化成二氧化碳和水。
5、加成反應
蟻酸是唯一能和烯烴進行加成反應的羧酸。蟻酸在酸的作用下（如硫酸，氫氟酸），和烯烴迅速反應生成蟻酸酯。但是類似于Koch反應的副反應也會發生，產物是更高級的羧酸。
6、酯化反應
蟻酸能和醇類在濃硫酸的作用下并加熱能發生酯化反應。如蟻酸與甲醇在濃硫酸的催化下并加熱，可發生酯化反應，生成蟻酸甲酯。
7、還原反應
蟻酸在催化劑的的作用下加氫可還原為甲醛。
8、蟻酸完全燃燒
純度高的蟻酸可在氧氣下完全燃燒，會生成二氧化碳和水。
蟻酸制備方法
蟻酸實驗室制法
在無水丙三醇中加熱草酸，后蒸汽蒸餾得到。
或在鹽酸作用下水解異乙腈得到：
蟻酸工業制法
1、蟻酸鈉法：一氧化碳和氫氧化鈉溶液在160-200 ℃和2 MPa壓力下反應生成蟻酸鈉，然后經硫酸酸解、蒸餾即得成品。
2、甲醇羰基合成法（又稱蟻酸甲酯法）：甲醇和一氧化碳在催化劑甲醇鈉存在下反應，生成蟻酸甲酯，然后再經水解生成蟻酸和甲醇。甲醇可循環送入蟻酸甲酯反應器，蟻酸再經精餾即可得到不同規格的產品。
3、甲酰胺法：一氧化碳和氨在甲醇溶液中反應生成甲酰胺，再在硫酸存在下水解得蟻酸，同時副產硫酸銨。原料消耗定額：甲醇31 kg/t、一氧化碳702 kg/t、氨314 kg/t、硫酸1010 kg/t。
4、以蟻酸鈉與濃硫酸作用制得工業級蟻酸，然后可用活性炭吸附后減壓蒸餾以制得純品。
5、二氧化碳法：在鈀絡合物催化下，在三乙胺水溶液中，二氧化碳與氫氣于140～160 ℃反應而得。
精制方法
1.無水蟻酸可在減壓下直接分餾制得，分餾時用冰水冷卻凝結。對含水蟻酸，可用無水硫酸銅做干燥劑。對試劑級88%的蟻酸，可用鄰苯二蟻酸酐回流6小時后蒸餾的方法除去其中的水分。進一步純化可利用分步結晶法。蟻酸與乙酸混在一起時，可加入脂肪烴進行共沸蒸餾分離。
2.將蟻酸與五氧化二磷混合，進行減壓蒸餾，反復5-10次，方可得到無水蟻酸，但得量低，費時長，會造成一些分解。將蟻酸與硼酸醉進行蒸餾，操作簡便，效果更好。將硼酸置甩滬中高溫脫水至不再產生氣泡，所得熔融物倒在鐵片上，置干燥器中冷卻，然后研磨成粉。將硼酸酚細粉加到蟻酸中，放置幾日，形成硬塊，分出清徹液體進行減壓蒸餾，收集22-25 ℃/12-18 mm餾份為產品。蒸餾器應是全磨口接頭并有干燥管保護。
蟻酸應用領域
蟻酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農藥、皮革、染料、醫藥和橡膠等工業。蟻酸可直接用于織物加工、鞣革、紡織品印染和青飼料的貯存，也可用作金屬表面處理劑、橡膠助劑和工業溶劑。在有機合成中用于合成各種蟻酸酯、吖啶類染料和甲酰胺系列醫藥中間體。具體分類如下：
1、醫藥工業：可用于咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶堿、可可堿冰片、維生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑的加工。
2、農藥工業：可用于粉銹寧、三唑酮、三環唑、三氨唑、三唑磷、多效唑、烯效唑、殺蟲醚、三氯殺螨醇的加工。
3、化學工業：制造各種蟻酸鹽、甲酰胺、季戊四醇、新戊二醇、環氧大豆油、環氧大豆油酸辛酯、特戊酰氯、脫漆劑、酚醛樹脂的原料。
4、皮革工業：用作皮革的鞣制劑、脫灰劑和中和劑。
5、橡膠工業：用于天然橡膠凝聚劑的加工，橡膠防老劑的制造。
6、實驗室制取CO。化學反應式：
8、檢定鈰、錸和鎢。檢驗芳香族伯胺、仲胺和甲氧基。測定相對分子質量和結晶的溶劑甲氧基。顯微分析中用作固定劑。
9、蟻酸及其水溶液能溶解許多金屬、金屬氧化物、氫氧化物及鹽，所生成的蟻酸鹽都能溶解于水，因而可作為化學清洗劑。蟻酸不含氯離子，可用于含不銹鋼材料的設備的清洗。
10、用于調配蘋果、番木瓜、菠蘿蜜、面包、干酪、乳酪、奶油等食用香精及威士忌酒、朗姆酒用香精。在最終加香食品中濃度約為1~18 mg/kg [3] 。
11、其他：還可以制造印染媒染劑，纖維和紙張的染色劑、處理劑、增塑劑、食品保鮮、動物飼料添加劑和還原劑等。
計算化學數據
疏水參數計算參考值（XlogP）：-0.2
氫鍵供體數量：1
氫鍵受體數量：2
可旋轉化學鍵數量：0
互變異構體數量：0
拓撲分子極性表面積（TPSA）：37.3
重原子數量：3
表面電荷：0
復雜度：10.3
同位素原子數量：0
確定原子立構中心數量：0
不確定原子立構中心數量：0
確定化學鍵立構中心數量：0
不確定化學鍵立構中心數量：0
共價鍵單元數量：1
蟻酸安全措施
健康危害
主要引起皮膚、粘膜的刺激癥狀。接觸后可引起結膜炎、眼瞼水腫、鼻炎、支氣管炎，重者可引起急性化學性肺炎。濃蟻酸口服后可腐蝕口腔及消化道粘膜，引起嘔吐、腹瀉及胃腸出血，甚至因急性腎功能衰竭或呼吸功能衰竭而致死。皮膚接觸可引起炎癥和潰瘍。偶有過敏反應。
蟻酸急救措施
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
誤食：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。
皮膚接觸：立即脫去被污染衣著，用大量流動清水沖洗，至少15分鐘。就醫。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
泄漏處理
迅速撤離泄漏污染區人員至安全區，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防酸堿工作服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。
小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以將地面灑上蘇打灰，然后用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統。
大量泄漏：構筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋，降低蒸氣災害。噴霧狀水冷卻和稀釋蒸汽。用泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。
防護措施
工程控制：生產過程密閉，加強通風。提供安全淋浴和洗眼設備。
呼吸系統防護：可能接觸其蒸氣時，必須佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩）或自吸式長管面具。緊急事態搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護：呼吸系統防護中已作防護。
身體防護：穿橡膠耐酸堿服。
手防護：戴橡膠耐酸堿手套。
其他防護：工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。注意個人清潔衛生。
消防措施
危險特性：可燃；其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與強氧化劑接觸可發生化學反應。具有較強的腐蝕性。
有害燃燒產物：一氧化碳
滅火劑：抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。
滅火注意事項：消防人員須穿全身防護服、佩戴氧氣呼吸器滅火。用水保持火場容器冷卻，并用水噴淋保護去堵漏的人員。
蟻酸環境影響
生態毒性：LC50：175 mg/L（24 h）（藍鰓太陽魚）；46 mg/L（96 h）（金魚）；122 mg/L（48 h）（金色圓腹雅羅魚，靜態）；34 mg/L（48 h）（水蚤）。
生物降解性：MITI-I測試，初始濃度100 ppm，污泥濃度30 ppm，2周后降解100%。
非生物降解性：空氣中，當羥基自由基濃度為5.00×105個/cm3時，降解半衰期為36 d（理論） 。
蟻酸安全信息
蟻酸安全說明
S23：不要吸入蒸汽。
S26：萬一接觸眼睛，立即使用大量清水沖洗并送醫診治。
S45：出現意外或者感到不適，立刻到醫生那里尋求幫助（最好帶去產品容器標簽）。
S36/37/39：穿戴適當的防護服、手套和眼睛/面保護 。
危險類別碼
R35：引起嚴重灼傷。
毒理資料
1、急性毒性
LD50：1100 mg/kg（大鼠經口）
LC50：15000 mg/m3（大鼠吸入，15 min）
2、刺激性
家兔經皮：610 mg，輕度刺激（開放性刺激試驗）。
家兔經眼：122 mg，重度刺激。
3、亞急性與慢性毒性
小鼠飲水中含0.01%~0.25%游離蟻酸，2~4個月內無任何影響0.5%則影響食欲并使其生長緩慢。小鼠吸入10 g/m3 以上時1~4 d 后死亡。
4、致突變性
微生物致突變：大腸桿菌70 ppm（3 h）。
姐妹染色單體互換：人淋巴細胞10 mmol/L。
細胞遺傳學分析：倉鼠卵巢10 mmol/L。
儲存與運輸
儲存方法
儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不超過30℃，相對濕度不超過85%。保持容器密封。應與氧化劑、堿類、活性金屬粉末分開存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。
運輸方法
鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規則》中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑、堿類、活性金屬粉末、食用化學品等混裝、混運。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。公路運輸時要按規定路線行駛，勿在居民區和人口稠密區停留。
執行標準
GB/T 2093-2011 工業用蟻酸
蟻酸含量：以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉溶液滴定。
氯化物：在硝酸酸性溶液中，試樣中的氯離子與硝酸銀生成氯化銀，與標準比濁液進行比濁。
硫酸鹽：試樣中加入碳酸鈉使蟻酸中硫酸根生成硫酸鹽，在鹽酸存在下加入氯化鋇溶液生成硫酸鋇，與標準比濁液進行比濁。
鐵（Fe2+）：按GB/T 3049-2006規定進行。
蟻酸 CAS 64-18-6相關產品
