معرفی اجمالی اسید فرمیک (Formic Acid)
اسید فرمیک که با نام دیگر اسید متانوئیک نیز شناخته می‌شود، به صورت مصنوعی و طبیعی در بازارهای جهانی موجود می‌باشد. این ماده به صورت طبیعی در منابع مختلفی از جمله سم نیش زنبور، گیاه گزنه و بدن مورچه وجود دارد. واژه فرمیک از کلمه لاتین مورچه الهام گرفته شده است که به صورت کلی به معنای تقطیر مورچه است. اسید فرمیک مایعی بی‌رنگ است که بوی بسیار تندی دارد. این ماده عمدتاً در صنایعی مانند کشاورزی، چرم‌سازی، نساجی، عطرسازی، داروسازی و… استفاده می‌گردد. اسید فرمیک با کد شناسایی (CAS number) 64-18-6 قابل شناسایی است. اسید فرمیک دارای حلالیت بسیار خوبی در آب و سایر حلال‌های قطبی می‌باشد. در بازارهای جهانی، اسید فرمیک با غلظت‌های 85، 90، 95، 98 و بیش از 99 درصد وجود دارد.
اسید فرمیک جزو دسته موادی است که مجاورت طولانی مدت با آن، ضررهای جبران ناپذیری برای سلامتی انسان ایجاد می‌کند. اگر پوست و اندام‌های شما با این ماده برخورد کند، دچار سوختگی و تحریک جدی می‌شود. پس باید حین کار با اسید متانوئیک، از دستورات و قوانین ایمنی این ماده اطلاعات کافی داشته باشید.
معرفی تخصصی اسید فرمیک
اسید فرمیک دارای نام‌های مترادف زیادی است که ممکن است در مقالات و سایت‌های مرجع، به این نام‌ها شناخته شود. فرمیلیک اسید، امینیک اسید، بیلورین، هیدروژن کربوکسیلیک اسید، فرمیزوتون و فرمیرا تعدادی از این نام‌ها هستند. همان گونه که قبلتر اشاره کردیم، به علت گشتاور دوقطبی بالای اسید فرمیک، این ماده در تمام محلول‌های قطبی قابل انحلال است. گشتاور دوقطبی نیرویی است که باعث قطبیت یک مولکول می‌شود. با این حال، اسید متانوئیک در هیدروکربن‌ها نیز با درصد پایینی انحلال دارد.
اسید فرمیک دارای خواصی است که نمی‌توان آن را با محصولی دیگر از نظر کاربرد جایگزین کرد. این ماده به دلیل خاصیت اسیدی و خورندگی که دارد، باعث شده است که طیف گسترده‌ای از صنایع به استفاده از آن روی بیاورند. اصلی‌ترین و بیش‌ترین کاربرد اسید فرمیک در صنعت نگهدارنده محصولات دامی می‌باشد. به طوری که با اضافه‌کردن درصد خاصی از این محصول به غذای دام، رشد و تکثیر باکتری‌ها در این خوراک متوقف می‌شود. این امر سبب می‌شود که محصولات غذایی دام، دیرتر فاسد شوند. همچنین نبود باکتری‌های مضر درون این غذاها موجب سلامت سیستم گوارشی این حیوانات می‌شود.
همان گونه که می‌شود حدس زد، اسید فرمیک مولکولی از خانواده اسیدها است. این اسید به عنوان یک اسید ضعیف در نظر گرفته می‌شود. آزمایشات شیمی نشان داده است که غلظت 0.1 مولار این ماده، اچ پی بین 2 و 3 دارد. اسید متانوئیک در سه حالت فیزیکی گازی، جامد و مایع موجود است. اسید فرمیک گازی شکل متشکل از واحدهایی به نام دیمر می‌باشد. در نظر داشته باشید به الگوریتم تشکیل شده از دو مونومر یک ماده، دیمر می‌گویند. دو مولکول اسید به عبارتی متانوئیک با پیوند هیدروژنی به یکدیگر متصل شده و یک دیمر را به وجود می‌آورند. حالت مایع و جامد اسید فرمیک نیز متشکل از شبکه مولکول‌های متصل به یکدیگر به وسیله پیوندهای هیدروژنی می‌باشد.
درباره نحوه‌ی تولید و فرمولاسیون این حلال صنعتی
به صورت کلی اسید فرمیک ساده‌ترین اسید کربوکسیلیک است که حاوی یک اتم کربن می‌باشد. همان گونه که در تصویر مشاهده می‌کنید، گروه عاملی هیدروکسیل (OH) به یک گروه عاملی کربونیل (COH) متصل شده است. گروه عاملی هیدروکسیل در این ماده باعث شده است که گشتاور دو قطبی این اتم بالا باشد. اسید متانوئیک که از گروه واکنشی اسیدها و کربوکسیلیک‌ها است و فرمول شیمیایی آن HCOOH می‌باشد.
برای نخستن بار در طول تاریخ بشر، اسید فرمیک از تقطیر بدن مورچه ساخته شد. در این فرایند مورچه‌ها را درون دیگ‌های مخصوص می‌جوشاندند. اما امروزه روش‌های صنعتی، جایگزین روش‌های قدیمی تولید این ماده گشته‌اند.
در روش صنعتی ساخت اسید متانوئیک، از متانول و مونوکسید کربن استفاده می‌شود. در این فرایند، متانول و مونوکسید کربن در محیطی دارای باز قوی (معمولاً سدیم متوکسید) با یکدیگر واکنش می‌دهند. این واکنش در فشار 40 اتمسفر انجام می‌شود و در نهایت متیل فرمات تولید می گردد. سپس متیل فرمات به دست آمده را هیدرولیز می‌کنند (در حضور اسید سولفوریک) و اسید فرمیک تولید می‌شود.
کاربرد اسید فرمیک در صنایع مختلف
همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، بیش‌ترین کاربرد اسید فرمیک در صنایع نگهدارنده می‌باشد. این ماده می‌تواند موجب تازگی خوراک دام شود. در مناطق مرطوب از این ماده بیشتر استفاده می‌شود. زیرا فساد علوفه دام در منطقه مرطوب سریع‌تر رخ می‌دهد. اسید فرمیک با کاهش PH این علوفه، موجب عدم تکثیر باکتری‌های مضر می‌گردد.
خاصیت‌های اسیدی که این ماده دارد، موجب استفاده آن در بسیاری از صنایع مختلف شده است. در بسیاری از کندوهای زنبور عسل، کنه‌هایی وجود دارد که واروا نامیده می‌شوند. این کنه‌ها به قسمت پشتی زنبورهای عسل می‌چسبند و موجب مرگ زنبورهای عسل می‌شوند. با استفاده از محلول 55 درصد اسید متانوئیک و اسپری کردن آن به ورودی کندوها، این کنه به مرور زمان از بین می‌رود. دقت کنید که اگر از محلول‌های بالاتر از 55 درصد استفاده شود، ممکن است موجب مرگ زنبور ملکه گردد.
از دیگر کاربردهای اسید فرمیک می‌توان به کاربرد در صنعت سوخت‌های سبز اشاره کرد. در این فرایند، طی واکنش‌هایی از اسید متانوئیک، هیدروژن تولید می‌گردد. این ماده در شرایط حرارت بالا و واکنش با اسید سولفوریک تجزیه می‌شود. این واکنش موجب تولید آب و مونوکسید کربن می‌گردد. اگر آب حاصل از این واکنش را به وسیله‌ی یک کاتالیزور مخصوص کاتالیز کنیم، هیدروژن خالص به وجود می‌آید. این سوخت یکی از انرژی‌های تجدیدپذیر و تمام نشدنی مانند انرژی باد و خورشیدی است.
سایر کاربردهای صنعتی این ماده
- واسطه مهم در سنتز شیمایی
- تولید سموم کشاورزی
- حشره‌کش‌ها
- چسب‌ها و مواد شیمیایی درزگیر
- مواد سفیدکننده
- بازدارنده خورندگی و عوامل ضد رسوب
- طعم‌دهنده‌ها
- و…
نحوه حمل و نقل و نگهداری اسید فرمیک
اسید متانوئیک در مکانی خشک، خنک، دور از نور خورشید، دارای تهویه مناسب و دور از دسترس اطفال نگهداری می‌شود. بهتر است در صورت امکان، این ماده در فضای باز نگهداری شود. جنس ظروفی که اسید متانوئیک در آن نگهداری می‌شود، پلاستیک مخصوص چند لایه می‌باشد. باید از ظروف اسید متانوئیک در برابر هرگونه آسیب فیزیکی حفاظت شود. از آنجا که این ماده با رطوبت هوا واکنش می‌دهد، بعد از باز و بسته کردن درب ظروف، از بسته بودن آن اطمینان حاصل فرمایید. از آنجایی که ممکن است مقداری از بخارات CO بر روی این مایع جمع آوری شود، بهتر است نکات ایمنی را هنگام نگهداری اسید متانوئیک رعایت کنید. اسید متانوئیک باید به دور از هر گونه اکسیدکننده قوی و الکل نگهداری شود. اگر مقداری از این ماده با اکسیدکننده‌های قوی (مانند اسید سولفوریک) و الکل‌ها (اتانول) تماس پیدا کند، موجب ایجاد واکنش بسیار شدید و انفجار می‌شود.
به طور کلی این ماده به وسیله کامیون‌ها و ناوها در خطوط زمینی و دریایی جابه‌جا می‌شود. بر روی ظروف و بشکه‌های حمل این ماده برچسب خورنده درج می‌شود. نقطه جوش این ماده 213 درجه فارنهایت و نقطه اشتعال این ماده برابر با 156 درجه فارنهایت می‌باشد. اسید فرمیک در صورت گرم شدن از خود بخارهایی سمی تولید می‌کند. این بخارها می‌توانند با هوا مخلوط شده و منفجر شوند. بنابراین هنگام حمل و نقل این ماده، باید از خنک بودن مخزن اطمینان کامل حاصل کنید.
نکات مربوط به حفظ ایمنی در برابر اسید متانوئیک
سازمان‌هایی وجود دارند که ایمنی مواد شیمیایی مضر برای سلامتی انسان را ارزیابی و طبقه‌بندی می‌کنند. NFPA یا لوزی آتش (سازمان کشوری پیشگیری آتش‌سوزی آمریکا) نمونه‌ای از این سازمان‌ها است. بر اساس طبقه‌بندی این سازمان، اسید فرمیک جزو دسته موادی است که می‌تواند آسیب‌های شدیدی به سلامتی انسان وارد کند. همچنین این ماده در فشار نرمال اتمسفر، حتی در دمای بالا پایدار است اما در این حالت بخارهایی را از خود آزاد می‌کند که منجر به تولید اتمسفرهای خطرناک می‌شود.
به دلیل خاصیت خورندگی بالای اسید فرمیک، بلافاصله بعد از برخورد با بافت بدن، موجب تجزیه آن می‌گردد. این ماده بعد از تماس با پوست، باعث سوختگی درجه دوم می‌شود. همچنین این ماده برای چشم، ریه و سیستم گوارشی محرک و بسیار قوی است به طوری که باعث تجزیه و سوختگی این عضوها می‌گردد.
برای جلوگیری از آلودگی توسط این اسید، راه‌کارهایی وجود دارد. در صورت اجرای این راه‌کارها هنگام کار با این اسید، احتمال آلودگی شما بسیار کم می‌شود. برای جلوگیری از تماس پوستی، باید لباس و دستکش‌های محافظ بپوشید. در صورت استفاده از عینک و محافظ تنفسی، خطری چشم‌ها و ریه شما را تهدید نمی‌کند. همچنین برای جلوگیری از بلع اسید متانوئیک، بهتر است هنگام کار با این محصول، چیزی نخورید و سیگار نکشید.
نکته‌های مهم ایمنی در خصوص چشم
اگر این ماده با چشم شما برخورد کرد، بهتر است در اولین اقدام از وجود لنز در چشمان قربانی باخبر شوید. اگر مصدوم از لنز استفاده می‌کند بلافاصله لنز را از چشمان وی خارج کنید. سپس چشمان قربانی را به وسیله آب فراوان یا محلول نرمال سالین به مدت سی دقیقه شستشو دهید. هم‌زمان با انجام این کار، با اورژانس تماس برقرار کنید و این اتفاق را به مسئول اورژانس گزارش دهید. دقت داشته باشید که بدون هماهنگی با پزشک، از هیچ پماد یا قطرهای برای درمان چشم قربانی استفاده نکنید. توجه کنید که حتی اگر قربانی در چشمان خود حس سوزش و درد را احساس نکرد، بلافاصله بعد از اتمام شستشوی چشم، وی را به بیمارستان منتقل کنید.
نکته‌های مهم ایمنی در خصوص پوست
در صورت برخورد اسید فرمیک با پوست، ابتدا قسمت آلوده شده با اسید را با آب فراوان بشویید. در حین انجام شستشو، تمام لباس‌های آلوده به اسید قربانی را از بدنش خارج کنید. اگر قسمتی از پوست آسیب دیده بود، بهتر است به آرامی آن ناحیه را با آب و صابون بشوید. بعد از انجام این اقدامات، با بیمارستان تماس بگیرید و گزارشی از وضعیت جسمانی قربانی ارائه دهید. در انتها حتی اگر پوست قربانی دچار سوختگی نشد، بلافاصله وی را به بیمارستان انتقال دهید.
نکته‌های مهم ایمنی در خصوص استنشاق
همانگونه که قبلتر اشاره کردیم، اگر بخارات سمی این ماده در فضا پخش شده باشد، تنفس در این مکان باعث ایجاد تحریکات جدی در شش‌های انسان می‌شود. بعد از استنشاق اسید فرمیک، بلافاصله منطقه آلوده را ترک کرده و هوای تازه تنفس کنید. اگر علائمی مانند خسخس سینه، سوزش و درد در قفسه سینه خود حس کردید، بلافاصله به بیمارستان بروید. اگر فردی در این محیط آلوده بیهوش شده است، ابتدا از محافظ‌های تنفسی استفاده کرده و سپس قربانی را به بیمارستان ببرید.
نکته‌های مهم ایمنی در خصوص بلع
اگر این ماده توسط قربانی بلعیده شده است، او را وادار به استفراغ نکنید و از این کار جلوگیری کنید. اسید فرمیک باعث از بین رفتن غشاهای دهان، حلق و مری می‌شود و در صورت استفراغ، مشکلات حاد تنفسی برای قربانی ایجاد می‌کند. اگر قربانی هوشیار است، به وی دو لیوان آب بدهید تا بنوشد. خوردن آب باعث رقیق شدن اسید فرمیک و کاهش خاصیت خورندگی آن می‌شود. بعد از انجام این اقدامات، سپس با اورژانس یا مرکز مسمومیت تماس بگیرید و گزارشی کامل از وقایع ارائه دهید. اگر قربانی بیهوش است، ابتدا از باز بودن مجرای تنفسی وی اطمینان حاصل کنید. سپس قربانی را به پهلو قرار دهید. به گونه‌ای که سرش پایین‌تر از بدنش قرار بگیرد. سپس سریعاً مصدوم را به بیمارستان ببرید.
نکات مربوط به اطفای حریق
اگر آتش‌سوزی کوچک بود، از مواد شیمیایی خشک، دی اکسید کربن یا اسپری آب برای خاموش کردن آتش استفاده کنید. اما اگر آتش‌سوزی بزرگ بود، از دی اکسید کربن یا فوم مقاوم در برابر الکل استفاده کنید. هنگام آتش‌سوزی اگر خطری شما را تهدید نمی‌کند، بهتر است که ظروف سالم را از این محل دور کرده و به مکانی امن انتقال دهید. اگر این آتش در مخازن بزرگ (بیشتر از هزار لیتر) رخ داد، سعی کنید با بیش‌ترین فاصله ممکن از محل آتش، آن را خاموش کنید.
نکته‌های مهم ایمنی در خصوص دفع
پیش از دفع این زباله، دقت کنید که این ماده قابل بازیافت نباشد. اگر زباله اسید فرمیک قابل بازیافت بود، بهتر است که ابتدا آن را بازیافت کرده سپس وارد مرحله دفع اسید متانوئیک شوید. بهترین راه برای دفع این ماده، سوزاندن آن درون کوره‌های دوار است. کوره دوار، دستگاهی است که حرارت بسیار بالایی تولید می‌کند و سوخت آن گاز و گازوئیل می‌باشد. به منظور دفع، باید اسید متانوئیک را درون این کوره‌ها بریزند و دمای آن را 1600 درجه سانتی‌گراد قرار دهند. در این کوره، مایعات و گازهای این ماده به مدت چند ثانیه می‌سوزند و در نهایت دفع می‌شوند.
