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Acide méthanoïque

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Pour les articles homonymes, voirCH2O2.

acide méthanoïque
Image illustrative de l’article Acide méthanoïque
Image illustrative de l’article Acide méthanoïque
Formules de Lewis et 3D de l'acide méthanoïque
Identification
Nom UICPAAcide formique
Nom systématiqueAcide méthanoïque
Synonymes

acide hydroxycarboxylique

No CAS64-18-6
NoECHA100.000.527
No CE200-579-1
PubChem284
No EE236
NoFEMA2487
SMILES
InChI
InChI :vue 3D
InChI=1/CH2O2/c2-1-3/h1H,(H,2,3)/f/h2H
Apparenceliquide incolore, fumant, d'odeur âcre[1]
Propriétés chimiques
FormuleCH2O2  [Isomères]
Masse molaire[5]46,025 4 ± 0,001 5 g/mol
C 26,1 %, H 4,38 %, O 69,52 %,
pKa3,751 (25 °C)[2]
Moment dipolaire1,425 ± 0,002 D[3]
Diamètre moléculaire0,381 nm[4]
Propriétés physiques
T° fusion8,3 °C[2]
T° ébullition101 °C[2]
Solubilité1 000 g·l-1 (eau,25 °C)[2],

miscible avec l'éthanol,
l'acétone et l'éther

Paramètre de solubilité δ24,8 MPa1/2 (25 °C)[6];

21,4 J1/2·cm-3/2 (25 °C)[4]

Masse volumique1,22 à25 °C

équation[7] :ρ=1.938/0.24225(1+(1−T/588)0.24435){\displaystyle \rho =1.938/0.24225^{(1+(1-T/588)^{0.24435})}}
Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 281,45 à 588 K.
Valeurs calculées :
1,21365 g·cm-3 à 25 °C.

T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3)
281,458,326,8061,23377
301,8928,7426,269381,20907
312,1138,9625,99451,19642
322,3249,1725,714821,18355
332,5459,3925,430041,17044
342,7669,6125,139811,15708
352,9879,8324,843761,14346
363,290,0524,541491,12955
373,42100,2724,232521,11533
383,63110,4823,916331,10077
393,85120,723,592331,08586
404,07130,9223,259831,07056
414,29141,1422,918051,05483
424,51151,3622,56611,03863
434,73161,5822,202911,02191
T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3)
444,94171,7921,827241,00462
455,16182,0121,437610,98669
465,38192,2321,032220,96803
475,6202,4520,608860,94854
485,82212,6720,164780,9281
496,04222,8919,696490,90655
506,25233,119,19940,88367
516,47243,3218,667350,85918
526,69253,5418,09170,83269
536,91263,7617,459740,8036
547,13273,9816,751410,771
557,35284,215,931770,73328
567,56294,4114,929470,68714
577,78304,6313,546540,62349
588314,858,0000,36821

Graphique P=f(T)

T° d'auto-inflammation520 °C[1]
Point d’éclair69 °C[1]
Limites d’explosivité dans l’air14–34 %vol[1]
Pression de vapeur saturante42,6 mmHg (25 °C)[2]

équation[7] :Pvs=exp(50.323+−5378.2T+(−4.203)×ln(T)+(3.4697E−6)×T2){\displaystyle P_{vs}=exp(50.323+{\frac {-5378.2}{T}}+(-4.203)\times ln(T)+(3.4697E-6)\times T^{2})}
Pression en pascals et température en kelvins, de 281,45 à 588 K.
Valeurs calculées :
5 686,57 Pa à 25 °C.

T (K) T (°C) P (Pa)
281,458,32 402,4
301,8928,746 799,27
312,1138,9610 825,98
322,3249,1716 698,72
332,5459,3925 030,45
342,7669,6136 560,88
352,9879,8352 164,96
363,290,0572 859,45
373,42100,2799 807,7
383,63110,48134 322,72
393,85120,7177 868,86
404,07130,92232 062,47
414,29141,14298 671,76
424,51151,36379 616,47
434,73161,58476 967,41
T (K) T (°C) P (Pa)
444,94171,79592 946,52
455,16182,01729 927,59
465,38192,23890 437,89
475,6202,451 077 161,17
485,82212,671 292 941,99
496,04222,891 540 791,68
506,25233,11 823 896,16
516,47243,322 145 625,55
526,69253,542 509 545,9
536,91263,762 919 432,93
547,13273,983 379 288,1
557,35284,23 893 356,9
567,56294,414 466 149,62
577,78304,635 102 464,59
588314,855 807 400
P=f(T)
Viscosité dynamique1,57 × 10−3 Pa s à26 °C
Point critique306,85 °C[8]
Point triple281,45 K (8,3 °C)
23,6 mbar
Thermochimie
S0gaz, 1 bar248,7 J mol−1 K−1
S0liquide, 1 bar131,8 J mol−1 K−1
ΔfH0gaz−378,6 kJ mol−1
ΔfH0liquide−425,1 kJ mol−1
Cp45,7 J·mol-1·K-1 (vapeur)
99,0 J·mol-1·K-1 (liquide)

équation[7] :CP=(7.8060E4)+(71.540)×T{\displaystyle C_{P}=(7.8060E4)+(71.540)\times T}
Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 281,45 à 380 K.
Valeurs calculées :
99,39 J·mol-1·K-1 à 25 °C.

T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
281,458,398 2002 134
28814,8598 6642 144
29117,8598 8782 148
29420,8599 0932 153
29723,8599 3072 158
30127,8599 5942 164
30430,8599 8082 169
30733,85100 0232 173
31137,85100 3092 179
31440,85100 5242 184
31743,85100 7382 189
32046,85100 9532 193
32450,85101 2392 200
32753,85101 4542 204
33056,85101 6682 209
T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
33460,85101 9542 215
33763,85102 1692 220
34066,85102 3842 224
34369,85102 5982 229
34773,85102 8842 235
35076,85103 0992 240
35379,85103 3142 245
35783,85103 6002 251
36086,85103 8142 256
36389,85104 0292 260
36692,85104 2442 265
37096,85104 5302 271
37399,85104 7442 276
376102,85104 9592 280
380106,85105 2502 287

P=f(T)

équation[9] :CP=(31.745)+(7.4234E−3)×T+(1.8791E−4)×T2+(−1.9475E−7)×T3+(5.7613E−11)×T4{\displaystyle C_{P}=(31.745)+(7.4234E-3)\times T+(1.8791E-4)\times T^{2}+(-1.9475E-7)\times T^{3}+(5.7613E-11)\times T^{4}}
Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 50 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
45,956 J·mol-1·K-1 à 25 °C.

T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
50−223,1532 562707
146−127,1536 254788
195−78,1538 977847
243−30,1542 051914
29117,8545 432987
34066,8549 1071 067
388114,8552 8441 148
436162,8556 6431 231
485211,8560 5161 315
533259,8564 2461 396
581307,8567 8591 474
630356,8571 3821 551
678404,8574 6351 622
726452,8577 6601 687
775501,8580 4921 749
T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
823549,8583 0011 803
871597,8585 2391 852
920646,8587 2461 896
968694,8588 9461 933
1 016742,8590 4001 964
1 065791,8591 6521 991
1 113839,8592 6832 014
1 161887,8593 5572 033
1 210936,8594 3332 050
1 258984,8595 0342 065
1 3061 032,8595 7362 080
1 3551 081,8596 5222 097
1 4031 129,8597 4362 117
1 4511 177,8598 5752 142
1 5001 226,85100 0622 174
PCS254,6 kJ·mol-1 (25 °C, liquide)[10]
Propriétés électroniques
1reénergie d'ionisation11,33 ± 0,01 eV (gaz)[11]
Propriétés optiques
Indice de réfractionnD25{\displaystyle {\textit {n}}_{D}^{25}} 1,3694[4]
Précautions
SGH[12]
SGH05 : Corrosif
Danger
H314
H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires
SIMDUT[13]
B3 : Liquide combustibleE : Matière corrosive
B3,E,
NFPA 704
Transport
-
Numéro ONU :
1779 : ACIDE FORMIQUE
InhalationLes vapeurs concentrées sont corrosives
IngestionToxique, peut provoquer des réactions allergiques. Agent mutagène suspecté
Écotoxicologie
DL50700 mg·kg-1 (souris,oral)
145 mg·kg-1 (souris,i.v.)
940 mg·kg-1 (souris,i.p.)[2]
LogP-0,54[1]
Seuil de l’odoratbas :1,6 ppm
haut :340 ppm[14]
Unités duSI etCNTP, sauf indication contraire.
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L'acide méthanoïque (appelé aussiacide formique) est le plus simple desacides carboxyliques. Sa formule chimique estCH2O2 ou HCOOH. Sabase conjuguée est l'ionméthanoate (formiate) de formule HCOO−. Il s'agit d'unacide faible qui se présente sous forme de liquide incolore à odeur pénétrante.

Dans la nature, on le trouve dans les glandes de plusieurs insectes de l'ordre deshyménoptères, comme lesabeilles et lesfourmis, mais aussi sur les poils qui composent les feuilles de certaines plantes de la famille desurticacées (orties). Son nom trivial formique vient du mot latinformica qui signifie fourmi, car il fut isolé pour la première fois pardistillation de fourmis.

Histoire

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Dès leXVe siècle, quelquesalchimistes etnaturalistes avaient connaissance que certainesfourmis, en particulier dugenreFormica[15], produisaient unevapeuracide. La première personne à avoir décrit l'isolement de cette substance (pardistillation d'un grand nombre de cadavres de fourmis) est lenaturalisteanglaisJohn Ray en 1671. Sa premièresynthèse fut faite par lechimistefrançaisGay-Lussac à partir de l'acide hydrocyanique. En 1855, un autre chimiste français,Marcellin Berthelot, développa une méthode de synthèse à partir dumonoxyde de carbone, similaire à celle utilisée de nos jours. L'acide formique est présent dans la composition de la majorité desvenins de fourmis, qui le projettent ou l'appliquent directement pour percer lacuticule d'autresarthropodes ou repousser d'éventuelsprédateurs[16].

Chimie

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Propriétés réductrices

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Chauffé avec de l'acide sulfurique, l'acide formique se décompose eneau et enmonoxyde de carbone, si bien qu'il possède des propriétés réductrices très marquées (réduction des sels d'or, d'argent, decuivre, etc.). Sous l'action de la seule chaleur, il se décompose vers160 °C endihydrogène et endioxyde de carbone, d'où de nouveau, des propriétés réductrices.

Acide faible

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Bien qu'il soit plus ionisé que ses homologues supérieurs d'acides carboxyliques, c'est unacide faible, mais malgré cela il est capable de déplacer l'acide nitrique de ses sels. Si l'on ajoute de l'acide formique à un mélange denitrate de potassium et debrucine, le mélange est instantanément porté au rouge. Il ne donne pas d'anhydride d'acide et donne comme équivalent d'halogénure d'acyle lephosgène COCl2.

Fabrication

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En chauffant en tube scellé de lapotasse et dumonoxyde de carbone, Berthelot a fait la synthèse de l'acide formique : CO + KOH → H-CO2K, puis, sous pression de 7 atm. et à170 °C, hydrolyse duformiate de potassium H-CO2K par l'acide sulfurique ; le produit obtenu par distillation sous pression réduite contient 80 à 85 % d'acide formique.

Utilisations

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L'acide méthanoïque est utilisé dans les industries suivantes :textile (teintures, traitement ducuir),insecticides,laques,solvants,tannage, électroplaquage,fumigènes, alimentation humaine (additif alimentaire E236)[17]. Il sert également à argenter lesmiroirs, et soigner les verrues.

Il est aussi utilisé enapiculture comme moyen complémentaire de lutte contre levarroa[18]. Il est également utilisé dans les détartrants (gel wc)[19].

Traceur biologique

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Lors d'un empoisonnement auméthanol, ce dernier est métabolisé d'abord en méthanal par l'action de l'alcool déshydrogénase, enzyme non spécifique et ayant une meilleure affinité avec l'éthanol, puis en acide formique via l'action de laformaldéhyde déshydrogénase. La dernière étape consiste en la transformation endioxyde de carbone, étape limitante de l'élimination. Le méthanal étant rapidement transformé, une accumulation de formiate se crée et est à l'origine de la toxicité (acidose métabolique). La mesure des formiates dans les urines permet de détecter un empoisonnement au méthanol.

Stockage de l'hydrogène

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Une recherche de l’Institut Leibniz de catalyse de Rostock a montré qu'il peut être utilisé pour le stockage de dihydrogène pour alimenter unepile à combustible[20].

En présence deplatine, il est possible de décomposer l'acide formique endihydrogène etdioxyde de carbone.

CH2O2 → H2 + CO2

En 2006, une équipe de recherche de l’EPFL (Suisse) a présenté l'utilisation de l'acide formique comme solution destockage de l'hydrogène[21]. Un système catalytique homogène, basé sur une solution aqueuse de catalyseurs au ruthénium décompose l'acide formique HCOOH endihydrogène H2 etdioxyde de carbone CO2[22]. Le dihydrogène peut être ainsi produit dans une large plage de pression (1 –600 bars) et la réaction ne génère pas demonoxyde de carbone. Ce système catalytique résout les problèmes des catalyseurs existants pour la décomposition de l'acide formique (faible stabilité, durée de vie des catalyseurs limitée, formation de monoxyde de carbone) et viabilise cette méthode de stockage d'hydrogène[23].Le coproduit de cette décomposition, le dioxyde de carbone, peut être utilisé dans un deuxième temps pour générer à nouveau de l’acide formique par hydrogénation. L'hydrogénation catalytique du CO2 a été longuement étudiée et des méthodes efficaces ont été développées[24],[25].

L'acide formique contient53 g·l-1 d'hydrogène à température et pression ambiante, ce qui est deux fois la capacité de l’hydrogène comprimé à350 bars. Pur, l'acide formique est un liquide inflammable dont lepoint d'éclair vaut +69 °C, ce qui est supérieur à l’essence (−40 °C) ou à l'éthanol (+13 °C). Dilué dès 85 %, il n'est plus inflammable. L'acide formique dilué est même inscrit sur la liste des additifs alimentaires de l'administration américaine des denrées alimentaires et des médicaments (FDA)[26].

Commerce

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La France est importatrice nette d'acide formique, d'après les douanes françaises. Le prix moyen de la tonne importée était de 600 €[27].

Détection en dehors du système solaire

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En 2018, de l'acide méthanoïque a été détecté par le radiotélescopeALMA dans ledisque protoplanétaire de l'étoileTW Hydrae[28].

Notes et références

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  1. ↑abcd eteACIDE FORMIQUE,Fiches internationales de sécurité chimique .
  2. ↑abcde etf(en) « Acide méthanoïque », surChemIDplus, consulté le 8 février 2009.
  3. ↑(en) David R. Lide,Handbook of chemistry and physics, CRC,,89e éd., 2736 p.(ISBN 142006679X et978-1420066791),p. 9-50.
  4. ↑ab etc(en) Yitzhak Marcus,The Properties of Solvents,vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd,, 239 p.(ISBN 0-471-98369-1).
  5. ↑Masse molaire calculée d’après« Atomic weights of the elements 2007 », surwww.chem.qmul.ac.uk.
  6. ↑(en) James E. Mark,Physical Properties of Polymer Handbook, Springer,,2e éd., 1076 p.(ISBN 0387690026,lire en ligne),p. 294.
  7. ↑ab etc(en) Robert H.Perry et Donald W.Green,Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill,,7e éd., 2400 p.(ISBN 0-07-049841-5),p. 2-50.
  8. ↑« Properties of Various Gases »(Archive.org •Wikiwix •Archive.is •Google •Que faire ?), surflexwareinc.com(consulté le).
  9. ↑(en) Carl L. Yaws,Handbook of Thermodynamic Diagrams,vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,(ISBN 0-88415-857-8,978-0-88415-858-5 et978-0-88415-859-2).
  10. ↑(en) David R.Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press,,83e éd., 2664 p.(ISBN 0849304830,présentation en ligne),p. 5-89.
  11. ↑(en) David R. Lide,Handbook of chemistry and physics, CRC,,89e éd., 2736 p.(ISBN 978-1-4200-6679-1),p. 10-205.
  12. ↑Fiche toxicologiqueno 149, Acide Formique, INRS, consultée le 5 mai 2021.
  13. ↑« Acide formique » dans la base de données de produits chimiquesReptox de laCSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009.
  14. ↑« Formic acid », surhazmap.nlm.nih.gov(consulté le).
  15. ↑« Jets d'acide formique par des fourmis », surmyrmecofourmis.fr(consulté le).
  16. ↑« Regardez le venin de ces fourmis faire des bulles ! »[vidéo], surYouTube(consulté le).
  17. ↑Codex alimentarius,« Noms de catégorie et système international de numérotation des additifs alimentaires »(Archive.org •Wikiwix •Archive.is •Google •Que faire ?), surcodexalimentarius.net,(consulté le).
  18. ↑Apicultrice68,« Traitement du Varroa à l’acide formique »(Archive.org •Wikiwix •Archive.is •Google •Que faire ?), sursame-apiculture.colinweb.fr,(consulté le).
  19. ↑Techni-Contact.com, « Acide Formique 80% - CASno 64-18-6 : Devis sur Techni-Contact - Acide Formique 80% », surwww.techni-contact.com(consulté le).
  20. ↑http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54627.htm.
  21. ↑Gábor Laurenczy, Céline Fellay, Paul J. Dyson, Hydrogen production from formic acid. PCT Int. Appl. (2008), 36pp.(CODENPIXXD2) WO 2008047312 A1 20080424 AN 2008:502691.
  22. ↑Céline Fellay, Paul J. Dyson, Gábor Laurenczy, A Viable Hydrogen-Storage System Based On Selective Formic Acid Decomposition with a Ruthenium Catalyst,Angew. Chem. Int. Ed.,2008,47, 3966–3970.
  23. ↑Ferenc Joó, Breakthroughs in Hydrogen Storage – Formic Acid as a Sustainable Storage Material for Hydrogen,ChemSusChem2008,1, 805–808.
  24. ↑P. G. Jessop, inHandbook of Homogeneous Hydrogenation (Eds.: J. G. de Vries, C. J. Elsevier), Wiley-VCH, Weinheim, Germany,2007,p. 489–511.
  25. ↑P. G. Jessop, F. Joó, C.-C. Tai, Recent advances in the homogeneous hydrogenation of carbon dioxide,Coord. Chem. Rev.,2004, 248, 2425–2442.
  26. ↑US Code of Federal Regulations: 21 CFR 186.1316, 21 CFR 172.515.
  27. ↑« Indicateur des échanges import/export »(Archive.org •Wikiwix •Archive.is •Google •Que faire ?), surDirection générale des douanes. Indiquer NC8=29151100(consulté le).
  28. ↑(en) Cécile Favre, Davide Fedele, Dmitry Semenov, Sergey Parfenovet al., « First Detection of the Simplest Organic Acid in a Protoplanetary Disk »,The Astrophysical Journal Letters,‎(lire en ligne).
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