Кіріспе

Қарапайым карбоксил қышқылы (HCOOH)

Chembox
| Verifiedfields = өзгертілген
| Watchedfields = өзгертілген
| verifiedrevid = 443825627
| Name = Formic acid
| ImageFile2 = formic acid 85 пайыз. jpg
| ImageSize2 = 120px
| ImageFileL1 = Құмырсқа қышқылы. svg
| ImageNameL1 = Құмырсқа қышқылының қаңқа құрылымы
| ImageFileR1 = Құмырсқа қышқылы CRC MW 3D шарлары. png
| ImageNameR1 = Құмырсқа қышқылының 3D моделі
| PIN = Құмырсқа қышқылы
| SystematicName = Метано қышқылы
| ConjugateBase = Формат
| Viscosity = 1.57cP 268 °C
| LogP = −0.54
| RefractIndex = 1.3714 (20 °C)
| MagSus = 19.90
| VaporPressure = 35mmHg (20 °C)
| PEL = TWA 5ppm (9mg/m3)
| IDLH = 30ppm

Табиғи пайда болуы

Табиғатта құмырсқа қышқылы көбінесе құмырсқаларда және Oxytrigona туысына жататын тіссіз араларда кездеседі. Formica туысына жататын ағаш құмырсқалары өздерінің жемтіктеріне немесе ұяларын қорғау үшін құмырсқа қышқылын шашыратады. Қауіп төндіретін жағдайларда Cerura vinula түрінің жұмырқыншасы да оны шашыратады. Бұдан басқа, ол күйдіргіш түйіннің (Urtica dioica) трихомаларында да табылады. Сонымен қатар, бұл қышқыл ананаста (100 г-ға 0,21 мг), алмада (100 г-ға 2 мг) және кивиде (100 г-ға 1 мг) сияқты көптеген жемістердің құрамында, сондай-ақ пияз (100 г-ға 45 мг), баклажан (100 г-ға 1,34 мг) және өте аз мөлшерде қиярда (100 г-ға 0,11 мг) сияқты көптеген көкөністерде кездеседі. Құмырсқа қышқылы атмосферада табиғи түрде кездесетін компонент, негізінен орманнан шығатын газдарға байланысты.

Тарих

15 ғасырдың басында кейбір алхимиктер мен табиғат зерттеушілері құмырсқалардың үйірлерінен қышқыл бу шығатынын білген. Осы затты бөліп алуды (көптеген құмырсқаларды дистилляциялау арқылы) алғаш рет 1671 жылы ағылшын натуралисі Джон Рей сипаттаған. Құмырсқалар шабуылдау және қорғану үшін құмырсқа қышқылын бөліп шығарады. Құмырсқа қышқылын алғаш рет француз химигі Жозеф Гей-Люссак гидроциан қышқылынан синтездеген. 1855 жылы тағы бір француз химигі Марселен Бертело қазіргідей көмір моноксидінен синтездеу әдісін жасады. Құмырсқа қышқылы ұзақ жылдар бойы химия өнеркәсібінде аса қызығушылық тудырмаған химиялық қосылыс саналды. 1960 жылдардың соңында ол сірке қышқылы өндірісінің қосалқы өнімі ретінде маңызды көлемде қолжетімді болды. Қазір ол мал азығында сақтаушы және антибактериялық зат ретінде жиі қолданылады.

Алкендерге қосылу

Құмырсқа қышқылы карбоксил қышқылдарының арасында алкендермен қосылу реакцияларына қатысу мүмкіндігімен ерекшеленеді. Құмырсқа қышқылы мен алкендер формат эфирлерін жылдам түзеді. Дегенмен, күкірт және фторлы қышқылдар сияқты белгілі бір қышқылдардың қатысуымен Кох реакциясының өзгеше түрі жүзеге асады, онда құмырсқа қышқылы алкенге қосылып, ірі карбоксил қышқылын құрайды.

Қалқан қышқылының ангидриді

Тұрақсыз құмырсқа ангидриді, H(C=O)−O−(C=O)H, төмен температурада эфирде N, дициклогексилкарбодимидпен құмырсқа қышқылын сусыздату арқылы алынуы мүмкін.

Өндіріс

2009 жылы әлемдегі құмырсқа қышқылы өндіру қуаты жылына шамамен, Еуропа (негізінен Германия) және Азия (негізінен Қытай) арасында тең бөлінді, ал басқа құрлықтарда өндіріс жылына одан төмен болды. Ол 85-тен 99-ға дейінгі салмақтық пайызбен әртүрлі концентрациядағы ерітінділерде қолжетімді.

Биомассаның тотығуы

Құмырсқа қышқылын OxFA процесі арқылы ылғалды биомассаның сулы каталитикалық ішінара тотығу жолымен де алуға болады. Кеггин типіндегі полиоксиометалат (H5PV2Mo10O40) қанттарды, ағаш, қағаз қалдықтарын немесе цианобактерияларды құмырсқа қышқылына және жалғыз қосалқы өнім ретінде CO2-ге айналдыру үшін біртекті катализатор ретінде қолданылады. Құмырсқа қышқылының 53%-ға дейін өнім алуға мүмкіндік бар.

Жасанды фотосинтез

2020 жылдың тамызында Кембридж университетінің ғалымдары күн сәулесі, көмірқышқыл газы және суды ешқандай қосымша материалдарсыз оттегі мен құмырсқа қышқылына айналдыратын дербес, жаңа "фотожапырақ" технологиясын ұсынды.

Биосинтез

Құмырсқа қышқылы құмырсқалардың уындағы жоғары концентрациясымен байланысты осы атауға ие болған. Құмырсқаларда құмырсқа қышқылы сериннен 5,10-метенилтетрагидрофолат аралық қосылысы арқылы түзіледі. Құмырсқа қышқылының конъюгацияланған негізі – формат, ол табиғатта кеңінен таралған. Метанолмен уланғаннан кейін форматты анықтауға арналған дене сұйықтықтарындағы құмырсқа қышқылын анықтау әдісі форматтың бактериялық формат дегидрогеназасымен реакциялануына негізделген.

Ауыл шаруашылығы

Құмырсқа қышқылының маңызды қолданылуы – мал азығында сақтаушы және антибактериялық зат ретінде қолданылуы. Еуропада оны, жаңа піскен шөпті қоса, силосқа қолданады, бұл сүт қышқылының айналуын жеделдетіп, май қышқылының пайда болуын тоқтатады; сондай-ақ айналу процесінің жылдамдап, төмен температурада өтуіне жағдай жасайды, бұл қоректік құндылығының жоғалуын азайтады. Құс өсіру саласында, кейде оны жемге қосып, E. coli бактериясын өлтіреді. 2009 жылы силос және басқа мал азықтарын сақтау үшін қолданылу әлемдік тұтынудың 30% құрады.

Энергия

Құмырсқа қышқылы отын жасушасында қолданылуы мүмкін. Оны құмырсқа қышқылы отын жасушаларында тікелей немесе сутегі отын жасушаларында жанама түрде пайдалануға болады. Электр энергиясын химиялық отынға электролиттік түрлендіруді әртүрлі топтар форматтың ірі көлемінде өндірілуінің мүмкіндігі ретінде ұсынды. Форматты модификацияланған E. coli бактерияларына биомасса өндіру үшін қоректік зат ретінде қолдануға болады. Құмырсқа қышқылымен немесе форматпен қоректенетін табиғи микроорганизмдер бар (Метилтрофтарды қараңыз). Құмырсқа қышқылы сутекті сақтау тәсілі ретінде қарастырылған. Осы ыдыраудың қосалқы өнімі – көмірқышқыл газын екінші кезеңде қайтадан сутектендіріп, құмырсқа қышқылына айналдыруға болады. Құмырсқа қышқылы бөлме температурасында және атмосфералық қысымда 53 г/л сутегін қамтиды, бұл 350 бар қысымдағы қысылған сутегі газынан (14,7 г/л) үш жарым есе артық. Таза құмырсқа қышқылы – тұтану температурасы 69 °C болатын сұйықтық, ол бензинге (-40 °C) немесе этанолға (13 °C) қарағанда әлдеқайда жоғары. Микробтарды пайдалану арқылы изобутанол өндіру үшін құмырсқа қышқылын аралық зат ретінде қолдануға болады.

Тіркемелеу

Құмырсқа қышқылының дәнекерлеуде қолданылуы мүмкін. Оксидті қабаттарды тотықтыру қабілетіне ие болғандықтан, құмырсқа қышқылы газы оксидті бетке ұрылып, қосымның жақсы жабысуын қамтамасыз етеді.

Хроматография

Құмырсқа қышқылы HPLC және капиллярлық электрофорезде ұшқыш pH модификаторы ретінде қолданылады. Құмырсқа қышқылы көбінесе кері фазалы жоғары өнімді сұйық хроматографиясы (RP HPLC) талдауында және пептидтер, ақуыздар және толық вирустарды қоса алғанда, күрделі құрылымдар сияқты гидрофобты макромолекулаларды бөлу техникаларында қозғалмалы фазаның құрауышы ретінде пайдаланылады. Әсіресе, массалық спектрометриямен жұптастырылғанда, құмырсқа қышқылы дәстүрлі түрде қолданылатын фосфор қышқылына қарағанда бірнеше артықшылықтар ұсынады.

Қауіпсіздік

Құмырсқа қышқылының улылығы төмен (сондықтан ол тамақ қоспасы ретінде қолданылады), LD50 көрсеткіші 1.8 г/кг (егеуқұйрықтарға ауыз арқылы берілгенде анықталған). Концентрацияланған қышқыл теріге жедел зақым келтіреді. Құмырсқа қышқылының кейбір созылмалы әсерлері тіркелген. Бактерия түрлерімен жүргізілген тәжірибелер оның мутагендік қасиеттері бар екенін көрсетті. Адамдарда созылмалы әсер ету бүйрек зақымдануына алып келуі мүмкін. Құмырсқа қышқылының басты қаупі – концентрленген сұйықтығымен немесе буымен теріге немесе көзге тиюі. АҚШ Еңбек қауіпсіздігі және денсаулықты қорғау басқармасының (OSHA) жұмыс ортасындағы құмырсқа қышқылының рұқсат етілген шекті концентрациясы (PEL) ауадағы миллионға 5 бөлік (ppm) құрайды.