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在烃中及气态下,甲酸以通过以氢键结合的二聚体形态出现。在气态下,氢键导致甲酸气体与理想气体状态方程之间存在较大的偏差。液态和固态的甲酸由连续不断的通过氢键结合的甲酸分子组成。由于甲酸的结构特殊,它的一个氢原子和羧基直接相连。也可看做是一个羟基甲醛。
化学性质
甲酸的酸性
甲酸是脂肪酸中 在羧基上连有氢原子的酸,氢原子斥电子力量远小于烃基,使羧基碳原子的电子密度比其他羧酸低,又因共轭效应、羧基氧原子上的电子更偏向碳,所以甲酸的酸性,强于同系列中的其他羧酸。甲酸具有与大多数其他羧酸相同的性质,在通常情况下甲酸不会生成酰氯或者酸酐。甲酸在水溶液中是一元弱酸,酸度系数(pKa)=3.75(at 20℃),1%甲酸溶液pH值为2.2。
甲酸酸性所体现的性质:
与碱反应
甲酸具有酸的性质,因此可以和碱发生中和反应,生成甲酸盐和水。
甲酸与氨水反应:HCOOH+NH3·H2O = =HCOONH4+H2O
甲酸与氢氧化钠:HCOOH+NaOH = HCOONa+H2O
甲酸与氢氧化铜:2HCOOH+Cu(OH)2 = Cu(HCOO)2+2H2O
甲酸与氢氧化钙:2HCOOH+Ca(OH)2 = Ca(HCOO)2+2H2O
与盐反应
甲酸也可以与部分盐发生反应。
甲酸与碳酸钠:2HCOOH+Na2CO3 = 2HCOONa+H2O+CO2↑
甲酸与碳酸钙:2HCOOH+CaCO3 = Ca(HCOO)2+H2O+CO2↑
与金属反应
由于弱酸的性质,对于许多金属,甲酸是有腐蚀性的,例如镁和锌,反应生成氢气和金属甲酸盐。
甲酸与钠反应:2HCOOH+2Na = 2HCOONa+H2↑
甲酸与锌反应:2HCOOH+Zn = Zn(COOH)2+H2↑
甲酸与镁反应:2HCOOH+Mg = Mg(COOH)2+H2↑
甲酸是基本有机化工原料之一,广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。甲酸可直接用于织物加工、鞣革、纺织品印染和青饲料的贮存,也可用作金属表面处理剂、橡胶助剂和工业
溶剂。既然甲酸有着这么广泛的应用,就需要专业的工业制法,才能供给这些行业的应用。
甲酸甲酯水解法工艺过程为:(1)甲醇与CO羰基化合成甲酸甲酯;(2)甲酸甲酯水解生成甲酸和甲醇,甲醇循环使用。依工艺的不同特点,该法又可分为Kemira-Leonard工艺、
Bethlechem Stell工艺、BASF工艺和USSR工艺。这四种水解工艺各有所长,以Kemira-Leonard工艺投资更省,工艺过程更为经济合理。