Μυρμηκικό νάτριο

Το μυρμηκικό νάτριο (Sodium formate), HCOONa, είναι το άλας νατρίου του μυρμηκικού οξέος, HCOOH. Συνήθως εμφανίζεται ως λευκή υγροσκοπική σκόνη.

Παρασκευή
Για εμπορική χρήση, το μυρμηκικό νάτριο παράγεται με απορρόφηση μονοξειδίου του άνθρακα υπό πίεση σε στερεό υδροξείδιο του νατρίου στους 130 °C και πίεση 6-8 bar:Arnold Willmes, Taschenbuch Chemische Substanzen, Harri Deutsch, Frankfurt (M.), 2007.

CO + NaOH  →   HCO2Na

Λόγω του χαμηλού κόστους και της μεγάλης κλίμακας διαθεσιμότητας του μυρμηκικού οξέος μέσω καρβονυλίωσης μεθανόλης και υδρόλυσης του προκύπτοντος μυρμηκικού μεθυλίου, το μυρμηκικό νάτριο παρασκευάζεται συνήθως με εξουδετέρωση μυρμηκικού οξέος με υδροξείδιο του νατρίου. Το μυρμηκικό νάτριο σχηματίζεται επίσης αναπόφευκτα ως παραπροϊόν στο τελικό στάδιο της σύνθεσης πενταερυθριτόλης και στην διασταυρούμενη αντίδραση Cannizzaro της φορμαλδεΰδης με το προϊόν αντίδρασης αλδόλης με τριμεθυλολο ακεταλδεΰδη [3-υδροξυ-2,2-δις(υδροξυμεθυλ)προπανάλη].H.-J. Arpe, Industrielle Organische Chemie, 6., vollst. überarb. Aufl., Wiley-VCH Verlag, 2007, 

Στο εργαστήριο, το μυρμηκικό νάτριο μπορεί να παρασκευαστεί με εξουδετέρωση του μυρμηκικού οξέος με ανθρακικό νάτριο. Μπορεί επίσης να ληφθεί με αντίδραση του χλωροφόρμιου με αλκοολικό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου.

CHCl3 + 4 NaOH   → HCOONa + 3 NaCl  + 2 H2O

ή με αντίδραση υδροξειδίου του νατρίου με ένυδρη χλωράλη.

C2HCl3(OH)2 +  NaOH  →  CHCl3  + HCOONa +  H2O

Η τελευταία μέθοδος προτιμάται, γενικά, από την πρώτη επειδή η χαμηλή υδατική διαλυτότητα του CHCl3 διευκολύνει τον διαχωρισμό του από το διάλυμα μυρμηκικού νατρίου, μέσω κλασματικής κρυστάλλωσης, σε σχέση με το διαλυτό NaCl.

 Ιδιότητες 
 Φυσικές ιδιότητες 
Το μυρμηκικό νάτριο κρυσταλλώνεται σε ένα μονοκλινές κρυσταλλικό σύστημα με τις παραμέτρους πλέγματος a = 6,19 Å, b = 6,72 Å, c = 6,49 Å και β = 121,7°.W. H. Zachariasen: "The Crystal Structure of Sodium Formate, NaHCO2" in J. Am. Chem. Soc., 1940, 62(5), S. 1011–1013. 

 Χημικές ιδιότητες 
Κατά τη θέρμανση, το μυρμηκικό νάτριο αποσυντίθεται για να σχηματίσει οξαλικό νάτριο και υδρογόνο. Το προκύπτον οξαλικό νάτριο μπορεί να μετατραπεί με περαιτέρω θέρμανση σε ανθρακικό νάτριο κατά την απελευθέρωση του μονοξειδίου του άνθρακα:T. Yoshimori, Y. Asano, Y. Toriumi, T. Shiota: "Investigation on the drying and decomposition of sodium oxalate" in Talanta 1978, 25(10) S. 603-605. T. Meisel, Z. Halmos, K. Seybold, E. Pungor: "The thermal decomposition of alkali metal formates" in Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 1975, 7(1). S. 73-80. 
2HCOONa ->[\Delta] {(COO)2Na2} + H2\!\uparrow

(COO)2Na2 ->[{} \atop >\ \ce{290^{o}C}] {Na2CO3} + CO\!\uparrow

Ως άλας ενός ασθενούς οξέος (μυρμηκικό οξύ) και μιας ισχυρής βάσης (υδροξείδιο του νατρίου), το μυρμηκικό νάτριο αντιδρά σε υδατικά διαλύματα βασικά:

HCOO^- + H2O <<=> HCOOH + OH^-

Ένα διάλυμα μυρμηκικού οξέος και μυρμηκικού νατρίου μπορεί επομένως να χρησιμοποιηθεί ως ρυθμιστικό διάλυμα.

Το μυρμηκικό νάτριο είναι ελαφρώς επικίνδυνο στο νερό και αναστέλλει ορισμένα είδη βακτηρίων, αλλά αποικοδομείται από άλλα.

Χρήσεις
Το μυρμηκικό νάτριο χρησιμοποιείται σε διάφορες διεργασίες βαφής και εκτύπωσης υφασμάτων. Χρησιμοποιείται επίσης ως ρυθμιστικός παράγοντας για ισχυρά ανόργανα οξέα για την αύξηση του pH τους, ως πρόσθετο τροφίμων (E237) και ως παράγοντας αποπάγωσης.

Στη δομική βιολογία, το μυρμηκικό νάτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κρυοπροστατευτικό για πειράματα περίθλασης ακτίνων Χ σε κρυστάλλους πρωτεΐνης, που διεξάγονται συνήθως σε θερμοκρασία 100 K για τη μείωση των επιπτώσεων της ζημιάς από ακτινοβολία.

Το μυρμηκικό νάτριο παίζει ρόλο στη σύνθεση του μυρμηκικού οξέος, που μετατρέπεται από το θειικό οξύ μέσω της ακόλουθης εξίσωσης αντίδρασης:

Το μυρμηκικό νάτριο μετατρέπεται με θειικό οξύ σε μυρμηκικό οξύ και θειικό νάτριο.

Τα κνιδωτικά τριχίδια των τσουκνίδων περιέχουν μυρμηκικό νάτριο καθώς και μυρμηκικό οξύ.

Το στερεό μυρμηκικό νάτριο χρησιμοποιείται ως μη διαβρωτικό μέσο στα αεροδρόμια για την αποπάγωση των διαδρόμων προσγείωσης-απογείωσης σε μείγμα με αναστολείς διάβρωσης και άλλα πρόσθετα, τα οποία διεισδύουν γρήγορα στα στερεά στρώματα χιονιού και πάγου, τα αποκολλούν από την άσφαλτο ή το σκυρόδεμα και λιώνουν γρήγορα τον πάγο. Το μυρμηκικό νάτριο χρησιμοποιήθηκε επίσης ως αποπαγωτικό δρόμων στην πόλη της Οτάβα από το 1987 έως το 1988.

Η υψηλή συμπίεση του σημείου πήξης, π.χ. σε σύγκριση με την ουρία που χρησιμοποιείται ακόμα συχνά (η οποία είναι αποτελεσματική αλλά προβληματική λόγω ευτροφισμού) αποτρέπει αποτελεσματικά την επαναπάγωση, ακόμη και σε θερμοκρασίες κάτω των −15 °C. Η επίδραση απόψυξης του στερεού μυρμηκικού νατρίου μπορεί ακόμη και να αυξηθεί με την ύγρανση με υδατικά διαλύματα μυρμηκικού καλίου ή οξικού καλίου. Η αποικοδόμηση του μυρμηκικού νατρίου είναι ιδιαίτερα πλεονεκτική με χημική απαίτηση οξυγόνου (COD) 211  mg O2/g σε σύγκριση με τπ αποπαγωτικό οξικό νάτριο (740 mg O2/g) και την ουρία με (> 2.000 mg O2/g).

Τα κορεσμένα διαλύματα μυρμηκικού νατρίου (καθώς και μείγματα άλλων μυρμηκικών αλκαλιμετάλλων όπως το μυρμηκικό κάλιο και το καίσιο) χρησιμοποιούνται ως σημαντικά βοηθήματα γεώτρησης και σταθεροποίησης στην εξερεύνηση φυσικού αερίου και πετρελαίου λόγω της σχετικά υψηλής πυκνότητάς τους. Με την ανάμειξη των αντίστοιχων κορεσμένων διαλυμάτων μυρμηκικού αλκαλιμετάλλου, μπορούν να οριστούν πυκνότητες μεταξύ 1,0 και 2,3 g/cm3. Τα κορεσμένα διαλύματα είναι βιοκτόνα και μακροπρόθεσμα σταθερά έναντι της μικροβιακής αποικοδόμησης. Αραιωμένα, από την άλλη πλευρά, είναι γρήγορα και πλήρως βιοδιασπώμενα. Καθώς τα μυρμηκικά αλκαλιμέταλλα ως βοηθήματα γεώτρησης καθιστούν περιττή την προσθήκη στερεών πληρωτικών για την αύξηση της πυκνότητας (όπως βαρύτης) και τα διαλύματα μυρμηκικού μπορούν να ανακτηθούν και να ανακυκλωθούν στο σημείο γεώτρησης, τα μυρμηκικά αντιπροσωπεύουν μια σημαντική πρόοδο στην τεχνολογία εξερεύνησης.William Benton and Jim Turner, Cabot Specialty Fluids: Cesium formate fluid succeeds in North Sea HPHT field trials (PDF; 88 kB); In: Drilling Contractor, Mai/Juni 2000.

Παραπομπές

Κατηγορία:Μυρμηκικά
Κατηγορία:Ενώσεις νατρίου
Κατηγορία:Υγρασιοδιαλυτικά υλικά